NiBr_(2)电子结构和光学性质的第一性原理研究

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作者 李世泽 岑伟富 杨吟野 《材料研究与应用》 2025年第2期341-347,共7页

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究单层和块体NiBr_(2)的电子结构及光学性质。研究结果表明:自旋向下的单层和块体NiBr_(2)的导带底和价带顶分别在不同的波矢上,说明他们为间接带隙半导体;自旋向上的单层和块体NiBr_(2)均是直... 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究单层和块体NiBr_(2)的电子结构及光学性质。研究结果表明:自旋向下的单层和块体NiBr_(2)的导带底和价带顶分别在不同的波矢上,说明他们为间接带隙半导体;自旋向上的单层和块体NiBr_(2)均是直接带隙半导体,带隙分别为4.25和3.97 eV。由于单层NiBr_(2)的自旋向上和自旋向下的能带结构不同,由此可知其存在磁性。结合态密度分析可知,块体和单层NiBr_(2)的价带主要由s态电子贡献,导带主要是由s态和p态电子贡献,而d态电子贡献较低。但是,由于单层NiBr_(2)未受到层间范德华力的束缚,电子跃迁更活跃,导致在导带中自旋向下的态密度向高能方向移动,从而使带隙增加。当NiBr_(2)由块体变成单层时,激发能量得到提升,可有效地调控能带结构。光学性质研究结果表明,随着入射光能量的增大,块体NiBr_(2)位移电流对磁场的贡献率及传导电流对磁场的贡献率整体趋势大于单层NiBr_(2)。由此可知,单层NiBr_(2)的电子跃迁概率大于块体NiBr_(2)。但是,当入射光能量增大到接近10 eV时,位移电流对磁场的贡献率发生转变,并且随着入射光能量的增大,块体NiBr_(2)的反射率、折射率及吸收率都大于单层NiBr_(2)。在可见光范围内,块体NiBr_(2)对光子的吸收能力强于单层NiBr_(2),块体NiBr_(2)和单层NiBr_(2)分别在能量为12.66和12.55 eV处存在最强吸收峰,峰值分别为2.99×10^(5)和1.84×10^(5)。表明,降低NiBr_(2)的维度有利于光学性能的提高。 展开更多

关键词 NiBr_(2) 半导体 态密度 能带结构 介电函数 光电特性 密度泛函理论 第一性原理

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点缺陷对单层MoS_2电子结构及光学性质的影响研究 被引量：3

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作者 范梦慧 谢泉 +4 位作者 蔡勋明 岑伟富 骆最芬 郭笑天 闫万珺 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期456-462,共7页

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同类型点缺陷单层Mo S2电子结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算.计算结果表明:单层Mo S2属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.749e V,Mo空位缺陷V-Mo的存在使得单层Mo S2转化为间接带隙Eg=0.... 采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同类型点缺陷单层Mo S2电子结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算.计算结果表明:单层Mo S2属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.749e V,Mo空位缺陷V-Mo的存在使得单层Mo S2转化为间接带隙Eg=0.660e V的p型半导体,S空位缺陷V-S使得Mo S2带隙变窄为Eg=0.985e V半导体,S原子替换Mo原子S-Mo反位缺陷的存在使得Mo S2转化为带隙Eg=0.374e V半导体;Mo原子替换S原子Mo-S反位缺陷形成Eg=0.118e V直接带隙半导体.费米能级附近的电子态密度主要由Mo的4d态和s的3p态电子贡献.光学性质计算表明:空位缺陷对Mo S2的光学性质影响最为显著,可以增大Mo S2的静态介电常数、折射率n0和反射率,降低吸收系数和能量损失. 展开更多

关键词 MOS2 第一性原理 缺陷 电子结构 光学性质

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(110)应变对立方相Ca_2P_(0.25)Si_(0.75)能带结构及光学性质的影响 被引量：3

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作者 岑伟富 杨吟野 +3 位作者 范梦慧 姚娟 杨文帮 黄金保 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1038-1043,共6页

采用第一性原理贋势平面波方法对（110）应变下立方相Ca_2P_（0.25）Si_（0.75）的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对Ca_2P_（0.25）Si_（0.75）能带结构、光学性质的影响.计算结果表明：在92%～100%压应变范围内随着应... 采用第一性原理贋势平面波方法对（110）应变下立方相Ca_2P_（0.25）Si_（0.75）的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对Ca_2P_（0.25）Si_（0.75）能带结构、光学性质的影响.计算结果表明：在92%～100%压应变范围内随着应变的逐渐增大导带向低能方向移动,价带向高能方向移动,带隙呈线性逐渐减小,但始终为直接带隙;在100%～102%张应变范围内随着应变的增加,带隙呈逐渐增大,应变达到102%直接带隙最大Eg=0.54378 e V;在102%～104%应变范围内随着应变的增加,带隙逐渐减小;当应变大于104%带隙变为间接带隙且带隙随着应变增大而减小.施加应变Ca_2P_（0.25）Si_（0.75）的介电常数、折射率均增大;施加压应变吸收系数增加,反射率减小;施加张应变吸收系数减小,反射率增加.综上所述,应变可以改变Ca_2P_（0.25）Si_（0.75）的电子结构和光学常数,是调节Ca_2P_（0.25）Si_（0.75）光电传输性能的有效手段. 展开更多

关键词 应变 光学性质 能带结构 第一性原理 Ca2P0.25Si0.75

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(100)应变对立方相Ca_2P_(0.25)Si_(0.75)光电特性的影响 被引量：1

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作者 岑伟富 杨吟野 +2 位作者 范梦慧 杨文帮 姚娟 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期707-713,共7页

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理赝势平面波方法对（100）应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行了模拟计算。计算结果表明：在90%~100%的压应变范围,立方相Ca2P0.25Si0.75的带隙随着压应变增加逐渐减小;在100%~... 采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理赝势平面波方法对（100）应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行了模拟计算。计算结果表明：在90%~100%的压应变范围,立方相Ca2P0.25Si0.75的带隙随着压应变增加逐渐减小;在100%~102%张应变范围,带隙随着张应变增加逐渐增大,张应变为102%时,带隙达到最大,Eg=0.513 9 eV;当张应变大于102%,立方相Ca2P0.25Si0.75转化为间接带隙半导体。在102%~120%应变范围,带隙随着应变增大而减小。当施加应变后立方相Ca2P0.25Si0.75的光学性质发生显著变化：增加压应变,立方相Ca2P0.25Si0.75的介电常数、折射率及吸收系数逐渐增加;增加张应变,反射率增加。因此,采用（100）应变可调制立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构和光学常数,是一种有效调节其光电传输性能的手段。 展开更多

关键词 Ca2P0 25Si0 75 能带结构 光学性质 应变 第一性原理

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(001)应变对正交相Ca_2P_(0.25)Si_(0.75)能带结构及光学性质的影响 被引量：1

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作者 岑伟富 杨吟野 +2 位作者 范梦慧 杨文帮 姚娟 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期112-117,共6页

为了研究(001)应变对正交相Ca2P0.25Si0.75能带结构及光学性质的影响,采用第一性原理贋势平面波方法对(001)应变下正交相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行了模拟计算.计算结果表明:晶格(001)面发生100%~116%张应变时,带隙随着应... 为了研究(001)应变对正交相Ca2P0.25Si0.75能带结构及光学性质的影响,采用第一性原理贋势平面波方法对(001)应变下正交相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行了模拟计算.计算结果表明:晶格(001)面发生100%~116%张应变时,带隙随着应变增加而减小;在晶格发生88%~100%压应变时,带隙随着张应变的增加而增加;84%~88%压应变时,带隙随着压应变的增加而减小.当施加应变后光学性质发生显著的变化:随着压应变的增加,静态介电常数、折射率逐渐减小,张应变则增大.施加压应变反射向高能方向偏移,施加张应变反射向低能方向偏移,但施加应变对反射区域的影响不显著.施压应变吸收谱、光电导率的变化与介电函数和折射率相反.综上所述,(001)应变改变了Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节Ca2P0.25Si0.75光电传输性能的有效手段. 展开更多

关键词 应变 能带结构 光学性质 第一性原理 Ca2P0.25Si0.75

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Ca_2P_xSi_(1-x)能带结构及光学性质的第一性原理计算 被引量：1

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作者 岑伟富 杨吟野 +1 位作者 范梦慧 骆最芬 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期249-255,共7页

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同P掺杂浓度正交相Ca2Si的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算,比较不同浓度P掺杂的几何结构、电子结构和光学性质。对不同P含量下Ca2PxSi1-x的几何结构比较研究得出:随着P浓度增加C... 采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同P掺杂浓度正交相Ca2Si的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算,比较不同浓度P掺杂的几何结构、电子结构和光学性质。对不同P含量下Ca2PxSi1-x的几何结构比较研究得出:随着P浓度增加Ca2PxSi1-x的晶格常数a、c减小,b增加,体积减小;掺杂浓度对电子结构的影响主要体现在P掺杂Ca2Si使得费米面向导带偏移,且随着掺杂浓度的增加而更深入地嵌入导带中,费米面附近由Ca-d Si-p及P-p电子构成的导带和价带均向低能方向移动,带隙随着掺杂浓度的增大而增大;掺杂浓度对光学性质同样有较大的影响,Ca2PxSi1-x的静态介电函数、折射率随着P掺杂浓度的增加而增加,而反射谱随着P掺杂浓度的增加而减小。适当的P掺杂能够提高Ca2Si对光的吸收系数和折射率,降低光的反射,提高了Ca2Si的光电转换效率。 展开更多

关键词 硅化钙 电子结构 光学性质 P掺杂 第一性原理

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单斜BiScO3和BiCrO3的电子结构和光学性质的第一性原理比较研究 被引量：1

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作者 骆最芬 范梦慧 +2 位作者 黄金保 岑伟富 赵宇军 《原子与分子物理学报》 北大核心 2017年第4期722-727,共6页

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对单斜BiScO_3和BiCrO_3的电子结构和光学性质进行了比较研究.结果表明:BiScO_3为无磁绝缘体,带隙为直接带隙,BiCrO_3为间接带隙磁性半导体;BiScO_3和BiCrO_3都不吸收能量小于1.02 eV... 采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对单斜BiScO_3和BiCrO_3的电子结构和光学性质进行了比较研究.结果表明:BiScO_3为无磁绝缘体,带隙为直接带隙,BiCrO_3为间接带隙磁性半导体;BiScO_3和BiCrO_3都不吸收能量小于1.02 eV的光子,BiScO_3吸收可见光的能力强于BiCrO_3. 展开更多

关键词 BiScO3 BiCrO3 第一性原理 电子结构 光学性质

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点缺陷对CdS电子结构及光电特性的影响 被引量：1

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作者 曲晓环 岑伟富 《激光杂志》 北大核心 2015年第12期115-119,共5页

采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势方法,计算了缺陷对CdS的电子结构和光电特性的影响。计算电子结构结果表明:CdS是带隙宽带为1.943eV的直接带隙半导体材料。价带主要由S 3p态电子贡献,导带主要由Cd 4d 5s和S3p态电子决定;V_(... 采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势方法,计算了缺陷对CdS的电子结构和光电特性的影响。计算电子结构结果表明:CdS是带隙宽带为1.943eV的直接带隙半导体材料。价带主要由S 3p态电子贡献,导带主要由Cd 4d 5s和S3p态电子决定;V_(Cd)缺陷使得Cd_S在G点形成0.867e V的直接带隙;V_S缺陷使得CdS形成隙值为0.948e V的G-M点间接带隙;V_(S-Cd)缺陷使得CdS形成带隙值为0.966eV的K-G点间接带隙;V_(Cd-S)缺陷使得CdS转化为带隙值为0.438e V的n型直接带隙半导体。光学特性计算结果表明:缺陷均使得光学特性向低能方向偏移,同时引起介电常数增加,吸收系数增加,能量损失函数增加。计算结果为CdS光电特性的研发提供理论依据。 展开更多

关键词 CDS 电子结构 光电特性 第一性原理

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外压调制对Cr-Se共掺杂单层MoS2光电特性的影响

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作者 范梦慧 蔡勋明 +3 位作者 岑伟富 骆最芬 闫万珺 谢泉 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期164-170,共7页

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对比研究了Cr-Se共掺杂单层MoS2未施应变和(0001)面施加应变的光电特性。计算结果表明:未施加应变体系属直接带隙半导体,张应变下体系的带隙值随应变增加而减小,压应变下带隙值随应变增加先增加后减... 采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对比研究了Cr-Se共掺杂单层MoS2未施应变和(0001)面施加应变的光电特性。计算结果表明:未施加应变体系属直接带隙半导体,张应变下体系的带隙值随应变增加而减小,压应变下带隙值随应变增加先增加后减小,在应变为-6%时转化为Γ-M间接带隙半导体,带隙值达到极大值1.595eV;介电函数和折射率随张应变的增加而增加,随压应变增加先减小后增大,在压应变为-6%时达到极小值3.627和1.905;光电导率和能量损失函数随张应变增加而减小,随压应变增加先增加后减小,应变分别为-5%和-2%时达到极大值2.588和9.428。可见,应变能更精细地调制Cr-Se共掺杂单层MoS2的光电特性。 展开更多

关键词 Cr-Se共掺单层MoS2 应变 电子结构 光学性质 第一性原理

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CdS电子结构及光电特性的第一性原理研究

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作者 骆远征 岑伟富 邓永荣 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期6-11,共6页

研究了各向极化对CdS电子结构及光电特性的影响。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势方法对CdS基态的电子结构和光电特性进行系统地计算,计算得到CdS是带隙宽带为1.943eV的直接带隙半导体材料。价带主要由S 3p态电子贡献,Cd... 研究了各向极化对CdS电子结构及光电特性的影响。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势方法对CdS基态的电子结构和光电特性进行系统地计算,计算得到CdS是带隙宽带为1.943eV的直接带隙半导体材料。价带主要由S 3p态电子贡献,Cd 4p和Cd 4d态电子贡献较少;导带主要由Cd 4d5s和S 3p态电子决定,S 3s态电子贡献较少。在a、b、c三个方向的极化下研究CdS光学特性的各向异性,沿a方向和b方向极化的各个光学参量都完全相同,静态介电常数为7.234,但沿c方向的静态介电常数为6.273。其它光学参量的各向异性变化与介电函数相同,表明CdS晶体光学性质存在各向异性。计算结果为CdS光电特性的研究提供理论依据。 展开更多

关键词 CDS 电子结构 光电特性 各项异性 第一性原理

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立方相Ca_2Ge电子结构及热力学性质的第一性原理研究 被引量：3

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作者 吕林 杨吟野 岑伟富 《固体电子学研究与进展》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期18-24,共7页

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面贋势平面波法对立方相Ca_2Ge的电子结构和声子色散关系进行了研究。分析得到:立方相Ca_2Ge是带隙为0.553eV的直接半导体,导带主要由Ca 3d电子态贡献,决定了立方相Ca_2Ge半导体的特性。由声子色散... 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面贋势平面波法对立方相Ca_2Ge的电子结构和声子色散关系进行了研究。分析得到:立方相Ca_2Ge是带隙为0.553eV的直接半导体,导带主要由Ca 3d电子态贡献,决定了立方相Ca_2Ge半导体的特性。由声子色散和声子态密度关系分析得到立方相Ca_2Ge晶格振动声学波由Ca原子和Ge原子贡献,光学波低频段(4.6~5.5THz)主要由Ge原子贡献,高频段(5.5~7.3THz)主要由Ca原子贡献。利用准谐德拜模型研究立方相Ca_2Ge的热力学特性,计算结果表明:恒定温度下,体积变化率、热容和热膨胀系数随压力的升高而降低,体弹模量B随压力的升高而增加;压强恒定条件下,体积变化率和体弹模量B随温度的增加而减小,热膨胀系数和热容随温度的增加而增加,当温度高于800K时,热熔CV受压力的影响较小,且接近Dulong-Petit极限。通过对立方相Ca_2Ge电子结构和热力学特性进行系统的研究得到完整的热力学参量,为Ca_2Ge后期的研究提供理论参考。 展开更多

关键词 Ca2Ge 电子结构 第一性原理 准谐德拜模型 力学性质

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N_(2)在Fe_(2)Ge高对称晶面的吸附特性研究

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作者 姚冰 杨吟野 +1 位作者 岑伟富 吕林 《固体电子学研究与进展》 CAS 北大核心 2021年第6期479-484,共6页

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了N_(2)在Fe_(2)Ge多个晶面上的吸附特性,对模型的真空层厚度及截断能进行了收敛性测试,测试结果表明当真空层厚度和截断能分别设置为1 nm和900 eV时,体系结构具有较好的收敛效果。计算了Fe_(2... 采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了N_(2)在Fe_(2)Ge多个晶面上的吸附特性,对模型的真空层厚度及截断能进行了收敛性测试,测试结果表明当真空层厚度和截断能分别设置为1 nm和900 eV时,体系结构具有较好的收敛效果。计算了Fe_(2)Ge的(001)、(010)、(100)、(110)、(111)、(210)六个不同晶面的表面能及分析了N_(2)在这些晶面上的吸附特性,得出(001)晶面获得最低的表面能(0.218 eV),说明了N_(2)吸附在(001)晶面的可能性较大。计算了N_(2)在六个不同晶面的Fe原子顶位吸附能,结果表明了(001)晶面的Fe原子顶位吸附能负值最高(-1.86 eV),同样说明了N_(2)吸附在Fe_(2)Ge(001)表面的可能性最大。 展开更多

关键词 Fe_(2)Ge 第一性原理 表面能 吸附能

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Mn掺杂对半金属铁磁体Fe_2Si电磁特性的影响

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作者 李瑞杰 杨吟野 +2 位作者 岑伟富 吕林 谢泉 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第4期688-694,共7页

此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带... 此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,纯Fe_2Si的半金属隙为0.164e V;Mn掺杂在Fe1位时,自旋向下部分转变为A-M间的间接带隙半导体,体系呈现半金属特性,此时磁矩为2.00μB,是真正的半金属性铁磁体;掺杂在Fe2位时,自旋向下部分的带隙值接近于0,体系呈现金属特性;掺杂在Fe3位时,自旋向下部分转变为L-L间的直接带隙半导体,体系呈现半金属特性等有益结果 .自旋电荷密度分布图表明Mn原子的3d电子比较局域,和周围原子成键时3d电子更倾向于形成共价键.体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe、Mn-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe_2Si的电磁调控提供了有效的理论指导. 展开更多

关键词 MN掺杂 电子结构 磁学特性 Fe2Si 第一性原理

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基于科研项目的人工智能课程在材料科学领域的教学改革研究

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作者 何彩霞 岑伟富 《造纸装备及材料》 2025年第4期213-215,共3页

在材料科学领域开展人工智能课程教学,可以通过科研项目设计、实训项目开展激发学生学习兴趣,有助于培养学生的实践能力、自主思考能力、综合应用能力等。基于此,文章先分析了基于科研项目的人工智能课程在材料科学领域的教学现状,提出... 在材料科学领域开展人工智能课程教学,可以通过科研项目设计、实训项目开展激发学生学习兴趣,有助于培养学生的实践能力、自主思考能力、综合应用能力等。基于此,文章先分析了基于科研项目的人工智能课程在材料科学领域的教学现状,提出了基于科研项目的人工智能课程在材料科学领域的教学策略,分析了基于科研项目的人工智能课程在材料科学领域的教学实施及效果,以期丰富课程内容,提升教学效果,推动材料科学领域不断发展。 展开更多

关键词 人工智能课程 材料科学 科研项目 教学改革

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