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基于第一性原理研究Y掺杂锐钛矿TiO2的磁光性质 被引量:2
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作者 李聪 张冰 +2 位作者 郑友进 付斯年 姜宏伟 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2020年第5期762-767,共6页
建立了未掺杂和三种Y掺杂量的锐钛矿TiO2模型,基于第一性原理方法,对各个模型的形成能、磁性、电子结构及吸收光谱进行了计算.结果表明:掺入锐钛矿晶格的不同Y原子之间没有团簇趋势;Y掺杂量越大,实现掺杂所需的能量越高;Y掺杂的锐钛矿... 建立了未掺杂和三种Y掺杂量的锐钛矿TiO2模型,基于第一性原理方法,对各个模型的形成能、磁性、电子结构及吸收光谱进行了计算.结果表明:掺入锐钛矿晶格的不同Y原子之间没有团簇趋势;Y掺杂量越大,实现掺杂所需的能量越高;Y掺杂的锐钛矿体系具有铁磁性,因而晶格中的自旋能级分裂效应能降低锐钛矿的带隙宽度,但当Y掺杂量升高时,这种影响显著减弱;随着Y掺杂量增加,弱束缚的O-2p态电子浓度增加,导致价带顶的O-2p态跨越费米能级,使得带隙值减小,进而提高了改性锐钛矿TiO2对可见光的吸收系数. 展开更多
关键词 Y掺杂量 第一性原理 电子结构 吸收光谱
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La掺杂量对ZnO光电性能影响的第一性原理研究 被引量:4
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作者 李聪 张冰 +1 位作者 郑友进 孙霄霄 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2118-2124,共7页
采用密度泛函理论下的平面波超软赝势方法和杂化泛函理论下的模守恒赝势方法,分别计算了未掺杂ZnO和两种La掺杂浓度的ZnO模型,其中对较高La掺杂浓度的计算还设置了两种不同的掺杂位置。结构优化后,首先通过计算形成能、系统总能量和电... 采用密度泛函理论下的平面波超软赝势方法和杂化泛函理论下的模守恒赝势方法,分别计算了未掺杂ZnO和两种La掺杂浓度的ZnO模型,其中对较高La掺杂浓度的计算还设置了两种不同的掺杂位置。结构优化后,首先通过计算形成能、系统总能量和电荷布居值,对掺杂后体系的稳定性进行了分析;而后结合自旋基态能量与自旋电子态密度对掺杂体系的磁性状态进行了说明;最后通过计算得到的电子结构及吸收光谱讨论了La掺杂量对ZnO光电性能的影响。结果表明:随La掺杂量增加,ZnO体系稳定性有所降低;La掺杂ZnO无磁性,电子结构不会受到自旋能级分裂的影响;与纯ZnO相比,La掺杂ZnO的禁带宽度增大,吸收光谱蓝移,然而通过控制La浓度与掺杂方式可以有效增强La-5d与Zn-4s电子态的交换关联作用而减小ZnO的最小光学带隙,提高ZnO对可见光的吸收系数,使光生空穴-电子对有效分离的影响。 展开更多
关键词 光学性质 第一性原理 La掺杂ZnO 电子结构
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Mg,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究 被引量:3
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作者 付斯年 李聪 +1 位作者 王丹 郑友进 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2018年第3期485-490,共6页
采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纤锌矿本征AlN,Mg单掺杂AlN和Mg,O共掺杂AlN体系的晶格参数、能带结构、电子态密度、差分电荷密度及电子布居数.计算结果显示:在Mg,O共掺杂AlN体系中,激活施主O原子的引入能使... 采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纤锌矿本征AlN,Mg单掺杂AlN和Mg,O共掺杂AlN体系的晶格参数、能带结构、电子态密度、差分电荷密度及电子布居数.计算结果显示:在Mg,O共掺杂AlN体系中,激活施主O原子的引入能使受主能级降低,形成浅受主掺杂.同时,体系的非局域化特征显著,受主能带变宽.因而提高了Mg原子的受主掺杂浓度和系统的稳定性.Mg,O共掺杂更有利于制备p型AlN. 展开更多
关键词 Mg O共掺杂AlN 第一性原理 电荷布居数 电子结构
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Na掺杂和空位对ZnO磁性及电子结构的影响 被引量:2
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作者 付斯年 李聪 +1 位作者 朱瑞华 郑友进 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第4期613-617,630,共6页
通过第一性原理,对Na掺杂(NaZn)与Zn空位(VZn)及Na掺杂与O空位(VO)共存的ZnO体系的形成能、电子结构及磁性机理进行了研究。结果表明,Na原子与空位(VZn或VO)空间位置最近时,掺杂体系的形成能最低;与诱导VZn相比,Na掺杂在ZnO体系中更易诱... 通过第一性原理,对Na掺杂(NaZn)与Zn空位(VZn)及Na掺杂与O空位(VO)共存的ZnO体系的形成能、电子结构及磁性机理进行了研究。结果表明,Na原子与空位(VZn或VO)空间位置最近时,掺杂体系的形成能最低;与诱导VZn相比,Na掺杂在ZnO体系中更易诱导VO,并且过量的Na掺杂必然导致VO的形成。另外,磁性研究发现,Na掺杂与空位(VZn或VO)共存的体系都具有磁性。并且Na掺杂与VZn共存的ZnO体系磁性源于VZn的本征缺陷,而Na掺杂与VO共存的ZnO体系的磁性源于Na原子与VO的电子关联交互作用。 展开更多
关键词 Na掺杂ZnO 第一性原理 形成能 电子结构
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Ce掺杂与O空位对锐钛矿相TiO2磁学和光学性能影响的第一性原理研究 被引量:1
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作者 李聪 付斯年 +1 位作者 郑友进 吴春雷 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第8期1451-1456,共6页
基于第一性原理计算,建立了含有不同Ce与O空位配比的锐钛矿TiO2模型。对各个体系的稳定性、磁性、电子结构及吸收光谱进行了计算。结果表明:Ce与近邻O空位间的自旋电子交换是锐钛矿TiO2净磁矩的来源,因此体系的磁性与Ce和O空位的相对位... 基于第一性原理计算,建立了含有不同Ce与O空位配比的锐钛矿TiO2模型。对各个体系的稳定性、磁性、电子结构及吸收光谱进行了计算。结果表明:Ce与近邻O空位间的自旋电子交换是锐钛矿TiO2净磁矩的来源,因此体系的磁性与Ce和O空位的相对位置有关。Ce或O空位浓度增加在费米能级附近形成的施主能级使得带隙宽度进一步减小,因此体系对可见光的吸收系数进一步增加。与局域性更强的Ce-4f电子相比,Ti-3d电子更易受激参与光催化反应,因此Ce掺杂引起的O空位及其浓度是影响锐钛矿TiO2光催化性能的主要因素。 展开更多
关键词 Ce掺杂TiO2 第一性原理 O空位 电子结构
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Sc掺杂SnO_(2)稀磁半导体的第一性原理研究 被引量:1
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作者 李聪 姜宏伟 +1 位作者 郑友进 郝国栋 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2021年第4期155-160,共6页
采用第一性原理方法,对Sc掺杂SnO_(2) 以及含有O空位的Sc掺杂SnO_(2) 的电子结构和磁学性质进行了计算. 结果表明SnO_(2) 晶格中存在两种本征磁性来源,分别为Sc掺杂诱导的未配对O-2p态电子的自旋极化和O空位诱导的未配对Sn-5p态电子的... 采用第一性原理方法,对Sc掺杂SnO_(2) 以及含有O空位的Sc掺杂SnO_(2) 的电子结构和磁学性质进行了计算. 结果表明SnO_(2) 晶格中存在两种本征磁性来源,分别为Sc掺杂诱导的未配对O-2p态电子的自旋极化和O空位诱导的未配对Sn-5p态电子的自旋极化. 由于两种未配对的弱束缚电子分别由电离施主和受主诱导产生,因此二者之间存在电荷补偿效应,在特定配比下能够使SnO_(2) 晶格出现磁性猝灭. 展开更多
关键词 Sc掺杂SnO_(2) 第一性原理 电子结构 磁性
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Mn掺杂InP(111)-In极化面电子结构与磁性的第一性原理研究 被引量:1
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作者 付斯年 李聪 郑友进 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第8期1424-1429,共6页
本文利用密度泛函的广义梯度近似研究了Mn掺杂InP(111)-In极化面的电子结构与磁学性质。研究结果表明,随着Mn原子的掺杂位置靠近In极化面,Mn原子掺杂的形成能逐渐降低。并且所有Mn掺杂表面模型均表现出稀磁半导体特征。其原因主要在于... 本文利用密度泛函的广义梯度近似研究了Mn掺杂InP(111)-In极化面的电子结构与磁学性质。研究结果表明,随着Mn原子的掺杂位置靠近In极化面,Mn原子掺杂的形成能逐渐降低。并且所有Mn掺杂表面模型均表现出稀磁半导体特征。其原因主要在于费米能级附近的Mn-3d自旋态密度具有不对称性。通过对Mn不同掺杂位置的电子态密度、费米能级及Mn原子氧化态的对比分析发现,Mn原子的表面掺杂引起了In极化面的表面原子重构。通过对形成能与净磁矩的分析发现,所有掺杂在表面层的Mn原子的氧化态都是Mn^2+。另外,随着Mn原子掺杂位置上移,费米能级向低能级方向移动,表面体系表现出明显的的P型半导体特征。 展开更多
关键词 In极化面 第一性原理 自旋磁矩 电子结构
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Mo掺杂锐钛矿相TiO2磁光性能的第一性原理研究
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作者 付斯年 李聪 郑友进 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1784-1789,1797,共7页
采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法研究了Ti_(0.97917)Mo_(0.02083)O_2,Ti_(0.96875)Mo_(0.03125)O_2和Ti_(30)Mo_2O_(64)超胞模型的晶格常数,能带结构,态密度和吸收光谱分布。研究结果表明,随着Mo掺杂量的增大,掺杂体... 采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法研究了Ti_(0.97917)Mo_(0.02083)O_2,Ti_(0.96875)Mo_(0.03125)O_2和Ti_(30)Mo_2O_(64)超胞模型的晶格常数,能带结构,态密度和吸收光谱分布。研究结果表明,随着Mo掺杂量的增大,掺杂体系的体积逐渐增大,形成能逐渐升高,掺杂越困难。与此同时,掺杂体系吸收带边均显著红移,禁带宽度均变小,所有掺杂体系均转化为n型简并半导体。与未掺杂TiO_2相比较,随着Mo掺杂量提高,掺杂体系禁带宽度减小趋势逐渐减弱,吸收光谱红移减弱。同时,体系的磁矩减小。 展开更多
关键词 锐钛矿相TIO2 第一性原理 轨道电荷分布 电子结构
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La掺杂和空位对ZnS磁性和光学性能影响的第一性原理研究
9
作者 付斯年 李聪 郑友进 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2020年第4期605-610,共6页
利用密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,通过第一性原理对La掺杂与Zn空位(V Zn)及La掺杂与S空位(V S)共存的ZnS体系的电子结构、磁性机理、形成能及吸收光谱进行了研究.结果表明,La掺杂与空位(V Zn或V S)的空间位置最近时,掺杂体系... 利用密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,通过第一性原理对La掺杂与Zn空位(V Zn)及La掺杂与S空位(V S)共存的ZnS体系的电子结构、磁性机理、形成能及吸收光谱进行了研究.结果表明,La掺杂与空位(V Zn或V S)的空间位置最近时,掺杂体系的形成能最低,体系最稳定.另外,La掺杂与Zn空位共存时,体系具有磁性,且体系的净磁矩与La原子与Zn空位的相对位置有关;La掺杂与S空位共存时,掺杂体系无磁性,但此时体系的禁带宽度最窄且吸收光谱红移最显著. 展开更多
关键词 La掺杂ZnS 第一性原理 吸收光谱 电子结构
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