国家自然科学基金(61366008)
- 作品数：20 被引量：65H指数：5
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- 相关机构：内蒙古工业大学上海海事大学内蒙古化工职业学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金教育部“春晖计划”内蒙古自治区高等学校科学研究项目更多>>
- 相关领域：理学电子电信机械工程化学工程更多>>
- V高掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究
- 2014年
- 对于V高掺杂ZnO,当摩尔分数为0.0417—0.0625时,随着掺杂量的增加,吸收光谱出现蓝移减弱和蓝移增强两种不同实验结果均有文献报道.采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO单胞模型、V高掺杂Zn1-xVxO(x=0.0417,0.0625)两种超胞模型,采用GGA+U方法计算掺杂前后体系的形成能、态密度、分波态密度、磁性和吸收光谱.结果表明,当V的掺杂量(原子含量)为2.083%—3.125%时,随着V掺杂量增加,掺杂体系磁矩增大,磁性增强,并且掺杂体系体积增加,总能量下降,形成能减小,掺杂体系更稳定,同时,掺杂ZnO体系的最小光学带隙增宽,吸收带边向低能级方向移动.上述计算结果与实验结果一致.
- 郭少强侯清玉赵春旺毛斐
- 关键词：光学带隙吸收光谱第一性原理
- Ni掺杂对ZnO磁光性能的影响被引量：3
- 2017年
- 在掺杂浓度范围为2.78%—6.25%(物质的量分数)时,Ni掺杂ZnO体系吸收光谱分布的实验结果存在争议,目前仍然没有合理的理论解释.为了解决存在的争议,在电子自旋极化状态下,采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建不同Ni掺杂量的ZnO超胞模型,分别对模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,Ni掺杂量越大,形成能越高,掺杂越难,体系稳定性越低,掺杂体系带隙越窄,吸收光谱红移越显著.采用LDA(局域密度近似)+U方法调整带隙.结果表明,掺杂体系的铁磁性居里温度能够达到室温以上,磁矩来源于p-d态杂化电子交换作用.Ni掺杂量越高,掺杂体系的磁矩越小.另外还发现Ni原子在ZnO中间隙掺杂时,掺杂体系在紫外光和可见光区的吸收光谱发生蓝移现象.
- 侯清玉贾晓芳许镇潮赵春旺
- 关键词：电子结构磁光性能第一性原理
- 应变对纤锌矿结构GaN电子结构及光学性质的影响被引量：2
- 2020年
- 使用第一性原理密度泛函理论(DFT)框架下的广义梯度近似(GGA+U)方法计算单轴应变对纤锌矿结构GaN的键长、差分电荷密度、电子结构以及光学性质的影响.结果表明:带隙随应变的增加而减小,压应变在(-1%^-3%)范围内变化时带隙变化不明显,压应变超过3%时带隙随应变的增大显著减小.光学性质研究表明,应变对介电函数虚部峰的位置和大小都产生影响,静态介电常数随应变的增大而增大;应变使GaN的吸收系数减小.
- 温淑敏姚世伟赵春旺王细军李继军
- 关键词：氮化镓电子结构光学性质第一性原理
- V高掺杂量对ZnO(GGA+U)导电性能和吸收光谱影响的研究被引量：3
- 2014年
- 目前,在V高掺杂ZnO中,当V掺杂量摩尔数为0.03125—0.04167的范围内,掺杂量越增加,电阻率越增加或越减小的两种实验结果均有文献报道.为解决这个矛盾,本文采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO,V高掺杂的Zn1-xVxO(x=0.03125,0.04167)两种超胞模型,首先,对所有体系进行几何结构优化,在此基础上,采用GGA+U的方法,计算所有体系的能带结构分布、态密度分布、吸收光谱分布.结果表明,当掺杂量摩尔数为0.03125—0.04167的范围内,V掺杂量越增加,掺杂体系体积越增加,总能量越下降,形成能越减小,掺杂体系越稳定,相对电子浓度越减小,迁移率越减小,电导率越减小,最小光学带隙越增加,吸收光谱蓝移越显著.计算结果与实验结果相一致.
- 侯清玉吕致远赵春旺
- 关键词：吸收光谱
- 重氧空位对金红石型和锐钛矿型TiO_2导电性能影响的模拟计算被引量：3
- 2013年
- 基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建了未掺杂与相同重氧空位金红石型和锐钛矿型TiO1.9375超胞模型,分别对模型进行了几何结构优化、能带结构分布和态密度分布的计算.结果表明,氧空位后金红石型和锐钛矿型TiO2体系体积均变大,同时,锐钛矿型TiO1.9375超胞的稳定性、迁移率以及电导率均高于金红石型TiO1.9375超胞.计算结果和实验结果相一致.
- 侯清玉乌云赵春旺
- 关键词：导电性能第一性原理
- Magnéli相亚氧化钛的莫特相变和磁电性能的模拟计算被引量：2
- 2013年
- 基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建纯的单胞与金红石型和锐钛矿型TiO1.9375超胞模型,并对模型进行了几何结构优化、能带结构分布和态密度分布的计算.结果表明,与纯的单胞相比,金红石和锐钛矿Magnéli相TiO1.9375体系体积均变大,稳定性略下降,而且都发生了莫特相变.其中锐钛矿Magnéli相亚氧化钛表现没有磁性,金红石Magnéli相亚氧化钛有磁性.锐钛矿Magnéli相亚氧化钛的导电性能比金红石Magnéli相亚氧化钛强.计算结果与实验结果相一致.
- 侯清玉乌云赵春旺
- 关键词：第一性原理
- GGA+U的方法研究Ag掺杂浓度对ZnO带隙和吸收光谱的影响被引量：5
- 2015年
- 目前,当Ag掺杂Zn O摩尔数为0.0208—0.0278的范围内,Ag掺杂对Zn O吸收光谱影响的实验研究均有文献报道,但是,有两种不同的实验结果,掺杂体系吸收光谱红移或蓝移两种相悖的报道.为了解决本问题,本文采用自旋密度泛函理论(DFT)框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波赝势方法,构建三种Zn1-xAgxO(x=0,x=0.0278,x=0.0417)模型,分别对所有模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,与纯的Zn O布居值和Zn—O的键长相比,掺杂体系布居值减小、Ag—O键长增加、共价键减弱、离子键增强.当Ag掺杂Zn O摩尔数为0.0278—0.0417的范围内,Ag掺杂量越增加、O原子2p轨道、Zn原子的4s,3d轨道电荷数不变、Ag原子的5s轨道电荷数越增加、Ag原子的4d轨道电荷数越减小、掺杂体系晶格常数越增加、体积越增加、总能量越增加、稳定性越下降、形成能越下降、掺杂越难、掺杂体系的带隙越变窄、吸收光谱红移越显著.计算结果与实验结果相一致.并且合理解释了存在的问题.这对设计和制备Ag掺杂Zn O体系的光催化剂有一定的理论指导作用.
- 许镇潮侯清玉
- 关键词：第一性原理电子结构吸收光谱
- Al掺杂和空位对ZnO磁性影响的第一性原理研究被引量：5
- 2017年
- Al掺杂和Zn空位在ZnO中或Al掺杂和O空位在ZnO中的磁性来源和机理的认识频有争议.为了解决本问题,本文采用基于自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法,用第一性原理对其进行了研究,发现Al掺杂和O空位共存在ZnO中没有磁性;Al掺杂和Zn空位在ZnO中有磁性,并且,磁性来源主要由Zn空位产生的空穴为媒介,使得Zn空位附近O 2p态和Zn 4s态电子交换作用形成的.其次,Al掺杂和Zn空位在ZnO中或Al掺杂和O空位在ZnO中,Al掺杂和Zn空位或O空位相对位置较近时,掺杂体系形成能最低,掺杂和空位越容易,稳定性越高.
- 侯清玉李勇赵春旺
- 关键词：ZNO磁性第一性原理
- Ti掺杂ZnO光电性能的第一性原理研究被引量：5
- 2016年
- 在掺杂量为1.04 at%-1.39 at%的范围内,Ti掺杂ZnO体系吸收光谱分布和电导率的实验结果存在争议均有文献报道,但是,迄今为止,对此未有合理的理论解释.为了解决存在的争议,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势GGA+U的方法,用第一性原理构建了两种不同掺杂量Zn_(0.9792)Ti_(0.0208)O和Zn_(0.9722)Ti_(0.0278)O超胞模型,所有模型在几何结构优化的基础上,对能带结构分布,态密度分布和吸收光谱分布进行了计算.计算结果表明:在本文限定的掺杂量范围内,Ti掺杂量越增加,掺杂体系体积越增加,体系总能量越升高,体系稳定性越下降,形成能越升高,掺杂越难,掺杂体系布居值减小,Ti-O键长变长,共价键减弱,离子键增强,所有掺杂体系均转化为n型化简并半导体;掺杂体系带隙越变宽,吸收光谱蓝移越显著,电子有效质量越增加,电子浓度越增加,电子迁移率越减小,电子电导率越减小,掺杂体系导电性能越差.计算结果与实验结果相符合.对存在的问题进行了合理的理论解释.对Ti掺杂ZnO光电功能材料的设计和制备有一定的理论指导作用.
- 曲灵丰侯清玉许镇潮赵春旺
- 关键词：电导率第一性原理
- Nb高掺杂量对锐钛矿TiO_2导电和光学性能影响被引量：4
- 2015年
- 目前,在Nb高掺杂量摩尔数分别为0.050和0.0625的条件下,对掺杂体系锐钛矿Ti O2电阻最低存在相反的两种实验结果都有文献报道.为解决这个矛盾,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了纯的单胞和三种不同Nb高掺杂量对锐钛矿Ti1-xNbxO2(x=0.03125,0.050,0.0625)超胞的能带结构分布、态密度分布和光学性质.结果表明,在本文限定掺杂量的条件下,Nb掺杂量越增加,掺杂体系的体积越增加,总能量越升高,稳定性越下降,形成能越升高,掺杂越难,相对自由电子浓度越增加,电子有效质量越增加,电子迁移率越减小,电子电导率越减小,最小光学带隙越变宽,吸收光谱和反射率向低能方向移动越显著,透射率越增加.计算结果与实验结果相吻合.
- 侯清玉吕致远赵春旺
- 关键词：光电性能第一性原理
