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立方氮化铝(111)/金刚石(111)异质结特性的第一性原理计算
1
作者 程奕赫 李鹏雨 +4 位作者 刘庆彬 何泽召 蔚翠 冯志红 周承敏 《真空电子技术》 2026年第1期54-58,共5页
文章基于第一性原理计算,系统地研究了立方氮化铝与金刚石形成的异质结构的界面特性。结果表明,c-AlN(111)/金刚石(111)异质结可形成交错型(type-Ⅱ)异质结,计算得到的价带偏移量为1.20 eV,导带偏移量为1.93 eV。界面电荷转移分析显示,c... 文章基于第一性原理计算,系统地研究了立方氮化铝与金刚石形成的异质结构的界面特性。结果表明,c-AlN(111)/金刚石(111)异质结可形成交错型(type-Ⅱ)异质结,计算得到的价带偏移量为1.20 eV,导带偏移量为1.93 eV。界面电荷转移分析显示,c-AlN(111)/金刚石(111)界面处的电子云局域在C-N键中心位置,形成非极性共价键,转移电荷密度为10^(10)cm^(-2)数量级。从原子尺度揭示了c-AlN(111)/金刚石(111)异质结的能带匹配机制及电荷转移规律,为设计和调控高性能AlN/金刚石异质结的能带结构及载流子输运性质提供了理论指导。 展开更多
关键词 金刚石 立方氮化铝 第一性原理 异质结
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热电材料PbTe能带带隙温度相关性的第一性原理计算
2
作者 甘露 杨炯 奚晋扬 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期33-43,共11页
能带带隙是半导体材料重要性质之一,已有研究表明温度诱导的结构振动对材料带隙具有显著影响.采用第一性原理计算了热电材料PbTe在有限温度下的能带,考察了电声耦合重整化(electron-phonon renormalization,EPR)和自旋轨道耦合(spin-orb... 能带带隙是半导体材料重要性质之一,已有研究表明温度诱导的结构振动对材料带隙具有显著影响.采用第一性原理计算了热电材料PbTe在有限温度下的能带,考察了电声耦合重整化(electron-phonon renormalization,EPR)和自旋轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)效应对带隙温度依赖性的影响.研究结果表明:EPR效应导致PbTe带隙随温度升高而变化;SOC的引入使得带隙变化趋势发生反转(未考虑SOC,温度从0 K升至750 K,带隙减小88 meV;考虑SOC,带隙则增大144 meV);零点振动对带隙变化的贡献较小.因此,EPR效应和SOC效应对PbTe带隙有重要影响,不可忽略.该成果为理解PbTe带隙温度依赖性提供了理论依据,对其热电性能优化具有指导意义. 展开更多
关键词 第一性原理 热电材料PbTe 电声耦合重整化 自旋轨道耦合 温度依赖的带隙
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二维铁谷材料及多场调控的研究进展
3
作者 贺军杰 刘祥林 +2 位作者 付慧芸 毋志民 丁守兵 《功能材料》 北大核心 2026年第1期41-54,共14页
利用谷自由度结合电子的电荷、自旋等其他自由度对信息进行编码的谷电子学器件,在面向人工智能与大数据处理的下一代电子器件中极具应用前景。具有自发谷极化的铁谷材料为灵活调控谷自由度提供了方便,同时在铁谷材料中通过多场调控将谷... 利用谷自由度结合电子的电荷、自旋等其他自由度对信息进行编码的谷电子学器件,在面向人工智能与大数据处理的下一代电子器件中极具应用前景。具有自发谷极化的铁谷材料为灵活调控谷自由度提供了方便,同时在铁谷材料中通过多场调控将谷自由度与贝里曲率的耦合,可以产生反常谷霍尔效应,从而实现谷自由度的电读取,这对谷电子材料的实际应用具有至关重要的作用。系统地综述了近年来国内外二维铁谷材料的研究现状,首先对谷自由度和谷霍尔效应的基本概念进行了简要阐述。接着对不同类型的铁谷材料按其化学式进行了分类整理,并且重点分析了其相关特性及其调控方法,包括外场调控,应变调控以及堆叠调控等高效手段。随后,对谷现象的理论阐释进行了简要探讨。最后,对二维铁谷材料研究领域所面临的挑战与机遇进行了展望。 展开更多
关键词 二维材料 谷电子学 铁谷材料 谷极化 多场调控
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二维MoSi_(2)N_(4)/InS异质结光催化产氢性能的第一性原理研究
4
作者 纪璇 李凯 +1 位作者 翟翔宇 张敏 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 2025年第1期45-54,共10页
光催化水裂解技术作为一种能源转换手段,展现了利用丰富太阳能资源有效应对当前能源危机的巨大潜力。本文构建了二维MoSi_(2)N_(4)/InS异质结,并借助第一性原理计算方法系统研究了该复合材料的电子结构及其光催化性能。研究结果表明,二... 光催化水裂解技术作为一种能源转换手段,展现了利用丰富太阳能资源有效应对当前能源危机的巨大潜力。本文构建了二维MoSi_(2)N_(4)/InS异质结,并借助第一性原理计算方法系统研究了该复合材料的电子结构及其光催化性能。研究结果表明,二维MoSi_(2)N_(4)/InS异质结的晶格失配率为2.94%,形成能为-235 meV/atom,表明异质结结构具有良好的稳定性。此外,MoSi_(2)N_(4)/InS异质结是带隙值为1.81 eV的Ⅱ型能带排列的直接带隙半导体,可以有效地实现光生电子-空穴对的分离。同时,该异质结具有高的电子迁移率(10^(4)cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)),并在可见光领域内表现出优异的吸收能力(10^(5)cm^(-1)),可使光解水制氢效率进一步提高。因此,二维MoSi_(2)N_(4)/InS异质结是一种潜在的性能优异的光催化剂。 展开更多
关键词 二维MoSi_(2)N_(4)/InS异质结 电子结构 光催化性能 第一性原理计算
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具有超高载流子迁移率单层C_(2)B_(6)的预测
5
作者 任龙军 柴什虎 +1 位作者 王付远 姜萍 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期850-856,共7页
二维材料具有优异的电子和光学性能,在纳米器件的应用中具有绝对优势。本研究提出了一种新型二维材料(单层C_(2)B_(6)),通过第一性原理模拟计算了其动态和热稳定性。有趣的是,单层C_(2)B_(6)具有半导体特性,HSE06计算方法得出其仅具有约... 二维材料具有优异的电子和光学性能,在纳米器件的应用中具有绝对优势。本研究提出了一种新型二维材料(单层C_(2)B_(6)),通过第一性原理模拟计算了其动态和热稳定性。有趣的是,单层C_(2)B_(6)具有半导体特性,HSE06计算方法得出其仅具有约0.671 eV的超窄带隙。而单层C_(2)B_(6)中的空穴在载流子的输运方向上显示出约6 342 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)的超高迁移率,这比传统的过渡金属二硫化物材料大。更重要的是,电子和空穴迁移率的巨大各向异性可以有效分离光生电荷,这表明单层C_(2)B_(6)是一种高效的光催化剂。然后,本研究还计算得到了单层C_(2)B_(6)的各向异性光电流特性,也意味着单层C_(2)B_(6)可以用作潜在的光电器件。本文的研究结果为二维材料的设计和应用提供参考。 展开更多
关键词 二维材料 第一性原理计算 C_(2)B_(6) 迁移率 光电子学
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形变超晶格的位错模型与粒子的退道效应 被引量：32
6
作者 罗诗裕 周小方 +2 位作者 林钧锋 马如康 邵明珠 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期485-489,共5页
引入位错模型讨论粒子的退道效应 .把超晶格的沟道偏折等效为位错引起的沟道弯曲 ,并对刃型位错的退道行为作了具体分析 .利用正弦平方势 ,把粒子运动方程化为具有外力矩的摆方程 ,用能量法分析了系统的相平面特征 ,导出了系统的退道系数 .
关键词 超晶格 位错模型 退道效应 沟道弯曲 摆方程
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Al-N共掺杂ZnO电子结构和光学性质 被引量：21
7
作者 高小奇 郭志友 +1 位作者 张宇飞 曹东兴 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期509-514,共6页
基于密度泛函理论的第一性原理,分析了Al-N共掺杂ZnO的电子结构和光学性质。计算了Al-N复合体共掺ZnO的结合能,发现Al-N复合体可以在ZnO中稳定存在,因此Al-N共掺可以提高N在ZnO的固溶度。研究表明：N掺杂ZnO体系,由于N-2p和Zn-3d态电子... 基于密度泛函理论的第一性原理,分析了Al-N共掺杂ZnO的电子结构和光学性质。计算了Al-N复合体共掺ZnO的结合能,发现Al-N复合体可以在ZnO中稳定存在,因此Al-N共掺可以提高N在ZnO的固溶度。研究表明：N掺杂ZnO体系,由于N-2p和Zn-3d态电子轨道杂化作用,在费米能级附近引入深受主能级,价带顶和导带底发生位移,导致禁带宽带变窄。而Al-N共掺杂体系,适当控制Al和N的比例,克服了N单掺杂时受主间的相互排斥,降低了受主能级,对改善ZnO的p型掺杂有重要意义。在Al-N共掺ZnO中,Al的引入,导致共掺体系的禁带宽度减小,吸收带边红移,实验现象证实了这一结果。 展开更多
关键词 Al-N共掺杂 ZNO 电子结构 光学特性
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形(应)变超晶格的沟道效应与系统的相平面特征 被引量：20
8
作者 罗诗裕 马如康 邵明珠 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期407-410,共4页
利用正弦平方势,把粒子运动方程化为具有δ力矩的摆方程.分析了无扰动系统的相平面特征,计算了扰动系统的退道效应.讨论了退道系数与晶格形变之间的关系.
关键词 沟道效应 相平面特征 摆方程 力矩 退道效应 能带结构 形变超晶格 应变超晶格 半导体 无扰动系统 带电粒子
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正弦平方势与形变超晶格系统的混沌行为 被引量：25
9
作者 邓成良 罗诗裕 邵明珠 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期294-298,共5页
假设超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的周期调制 ,利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有阻尼力和周期调制的非线性微分方程 .利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和它的混沌行为 .指出了超晶格沟道效应的无规现象与系统... 假设超晶格“折沟道”对粒子的作用等效为形状相似的周期调制 ,利用正弦平方势把粒子运动方程化为具有阻尼力和周期调制的非线性微分方程 .利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和它的混沌行为 .指出了超晶格沟道效应的无规现象与系统混沌的相关性 . 展开更多
关键词 超晶格 沟道效应 正弦平方势 混沌
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Zn,Cd掺杂AlN电子结构的第一性原理计算 被引量：13
10
作者 董玉成 郭志友 +1 位作者 毕艳军 林竹 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期314-320,共7页
基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理的平面波超软赝势方法(USPP),对Zn,Cd掺杂AlN的32原子超原胞体系进行了几何结构优化,从理论上给出了掺杂和非掺杂体系的晶体结构参数。计算了掺杂AlN晶体的结合能、电子态密度、差分电荷密度,... 基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理的平面波超软赝势方法(USPP),对Zn,Cd掺杂AlN的32原子超原胞体系进行了几何结构优化,从理论上给出了掺杂和非掺杂体系的晶体结构参数。计算了掺杂AlN晶体的结合能、电子态密度、差分电荷密度,并对计算结果进行了细致的分析。计算结果表明,Cd、Zn都可以提供很多的空穴态,是良好的p型掺杂剂,但是相对于Cd,Zn原子在AlN晶体中的溶解度更大,并且可以提供更多的空穴,有利于形成更好的p型电导。 展开更多
关键词 氮化铝 P型掺杂 密度泛函理论 电子结构
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Te掺杂单层MoS_2的电子结构与光电性质 被引量：19
11
作者 张昌华 余志强 廖红华 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期785-790,共6页
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS2能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS2属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64 eV。本征单层MoS2的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,... 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS2能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS2属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64 eV。本征单层MoS2的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;Te掺杂单层MoS2为间接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.47 eV。同时通过Te掺杂,使单层MoS2的静态介电常数增大,禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为单层MoS2在光电器件方面的应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 第一性原理 单层MoS2 电子结构 光电性质
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一种类分形结构光子晶体的能带 被引量：9
12
作者 李岩 郑瑞生 +2 位作者 田进寿 冯玉春 牛憨笨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1218-1221,共4页
用时域有限差分方法计算了一种类分形结构光子晶体的能带 数值计算结果表明 ,这种结构的光子晶体在介质柱、空气背景的情况下具有不完全带隙 而且 ,其能带结构随着级数的增大在整体地趋向于低频的同时 。
关键词 光子晶体 带隙 分形
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掺杂超晶格量子阱的沟道效应与沟道辐射 被引量：18
13
作者 罗晓华 何为 邵明珠 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期675-678,共4页
分析了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,利用正弦平方势描述了掺杂超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程。用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱... 分析了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,利用正弦平方势描述了掺杂超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程。用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射的辐射强度和辐射能量。结果表明,对于能量为100MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级(X能区)。指出了用量子阱沟道辐射作为X激光或γ激光的可能性。 展开更多
关键词 量子阱沟道辐射 正弦平方势 超晶格 摆方程
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不同3d过渡金属掺杂对ZnS电子结构和光学性质的影响 被引量：9
14
作者 齐延华 侯芹英 +2 位作者 苏希玉 孔祥兰 吴召辉 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期515-519,共5页
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对掺杂不同3d过渡金属元素的闪锌矿型ZnS系统进行了研究。结果表明,掺杂元素的主要贡献在费米面附近,掺杂后系统的价带底、导带均向低能方向移动,带隙变小。Fe、Mn、Cr、V的掺杂为n型掺杂,Cu、Ni... 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对掺杂不同3d过渡金属元素的闪锌矿型ZnS系统进行了研究。结果表明,掺杂元素的主要贡献在费米面附近,掺杂后系统的价带底、导带均向低能方向移动,带隙变小。Fe、Mn、Cr、V的掺杂为n型掺杂,Cu、Ni、Co的掺杂为p型掺杂。掺杂后系统的光学吸收边都有明显的红移,在绿光区有较强的吸收。此外,V和Cr掺杂系统在远紫外区也有较强的吸收,结果与实验符合。 展开更多
关键词 第一性原理 硫化锌 电子结构 光学性质
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正切平方势单量子阱的本征值和本征函数 被引量：7
15
作者 胡西多 邵明珠 罗诗裕 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期656-660,共5页
鉴于“方形”势阱描述量子阱中的电子运动行为过于简单、过于理想,引入了正切平方势来代替,使结果得到了改善。在量子力学框架内,利用正切平方势把电子的Schrdinger方程化为超几何方程,利用系统参数和超几何函数严格地求解了电子的本征... 鉴于“方形”势阱描述量子阱中的电子运动行为过于简单、过于理想,引入了正切平方势来代替,使结果得到了改善。在量子力学框架内,利用正切平方势把电子的Schrdinger方程化为超几何方程,利用系统参数和超几何函数严格地求解了电子的本征值和本征函数,并以Ga1-xAlxAs-GaAs-Ga1-xAlxAs量子阱为例计算了电子的能级和能级之间的跃迁。结果表明,电子在量子阱中的能量是量子化的,而相邻能级之间的跃迁给出与实验进一步符合的结果。 展开更多
关键词 超晶格 量子阱 超几何方程 单粒子能级 本征值 本征函数
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Mg掺杂CdSe电子结构和光学性质的第一性原理 被引量：6
16
作者 王亚超 王梅 +2 位作者 苏希玉 李振勇 赵伟 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期842-847,共6页
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,计算了纤锌矿结构Cd1-xMgxSe(x=0,0.125,0.250,0.375)的电子结构和光学性质。结果表明,不同系统的价带顶都主要由Se4p态决定,其位置基本不变;导带底由Se4 s态和Cd5 s共同决定,并且随... 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,计算了纤锌矿结构Cd1-xMgxSe(x=0,0.125,0.250,0.375)的电子结构和光学性质。结果表明,不同系统的价带顶都主要由Se4p态决定,其位置基本不变;导带底由Se4 s态和Cd5 s共同决定,并且随着掺杂浓度的增加向高能区移动,结果使得带隙展宽,由此使得系统介电函数虚部的峰值和折射率实部的峰值随掺杂浓度的增大而蓝移,计算结果与实验符合。 展开更多
关键词 CDSE 电子结构 光学性质 第一性原理
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