能带结构

摘要： 对二维锯齿型石墨烯纳米带进行双边的边缘修饰,构建了4种不同修饰类型的双面神结构。我们利用VASP对其能带结构进行计算,比较分析后得出其能带结构主要取决于边缘碳原子的杂化方式。此外,还通过计算得到的不同宽度锯齿型石墨烯纳米带的能带结构,发现改变宽度的影响十分有限。

摘要： 本文基于第一性原理系统研究了非金属元素F、S、Se、Te掺杂对ZnO/graphene异质结界面相互作用及其电子结构的影响。结果表明,ZnO/graphene异质结层间以范德瓦耳斯力结合形成了稳定的异质结,并且形成了n型肖特基势垒。差分电荷密度图表明graphene层的电子向ZnO层转移,使得graphene层表面带正电,ZnO层表面带负电,在界面处形成了内建电场。当掺入F原子时,异质结呈现欧姆接触;当掺入S、Se、Te原子时,异质结肖特基的接触类型均由n型转变为p型,且有效降低了肖特基势垒的高度,特别是Te原子掺入后,p型肖特基势垒高度降低至0.48 eV,提升了电子的注入效率。本文的研究结果将对相关的场效应晶体管的设计和制造提供一定的参考。

摘要： 电子态密度是指单位能量范围内的状态数,是与电子能带结构密切相关的一个物理量.为了计算电子的比热和晶体的输运性质,必须用较精确的方法计算出晶体的电子态密度.大多数教材中对该部分的处理通常采用简化模型,并不能反映一般情况下态密度的计算思路.本文从电子态密度的公式出发,详细说明了二维石墨烯和三维面心立方晶格态密度的计算步骤,并且对其中细节给出了基于数值计算的详细解释.

摘要： 基于密度泛函理论的VASP(Vienna ab-initio simulation package)软件包计算5种金属和非金属掺杂对二维Ga_(2)O_(2)晶体结构和电子性质的影响.结果表明:掺杂B,C,Mg,Si,P元素可使晶体结构发生改变,并改变掺杂体系的电子性质;与本征Ga_(2)O_(2)晶体相比,这几种掺杂元素体系的带隙均减小,这是由于掺杂原子与近邻原子间电荷重新分布所致.

摘要： 针对轮胎-路面噪声,基于U型理论模型探究并优化了3种腔体形式声子晶体的能带结构,最终设计出一种“宽频多带”的沙漏型声子晶体,并以此为基础建立了新型交通声屏障,且进行了降噪性能测试.结果表明:对于噪声特征频段覆盖率,沙漏型>锥型>直线型,且禁带范围可通过腔体尺寸进行有效调整;对于声子晶体声屏障降噪效果,将Bragg散射与腔体共振效应耦合、增加排数均可有效提升禁带内降噪效果0.9~3.5dB(A),且作为不连续型周期结构,屏障后声场分布不均,特别是在散射体间隔处,因此测量时需增加测点数目并考虑间隔处影响;沙漏型相较于传统声屏障与Bragg型声子晶体声屏障在500~1000Hz目标禁带内降噪效果提升0.9~14dB(A).

摘要： 基于一种具有优良理化、电气性能的新型三元混合绝缘油,以矿物绝缘油纸复合体系为参比,在针-板电极结构下分析了三元混合绝缘油纸复合体系的沿面放电特性,并对两种绝缘油纸复合体系在针-板电极结构下的电场分布进行仿真;基于密度泛函理论,对天然酯分子和矿物绝缘油分子能带结构开展对比研究。结果表明:与矿物绝缘油纸复合体系相比,在沿面放电故障下,三元混合绝缘油纸复合体系具有更小的局部放电起始电压、闪络电压以及更大的最大放电量、放电脉冲数。两种绝缘油纸复合体系在针-板电极下的电场分布差异较小。三元混合绝缘油中棕榈油分子和大豆油分子的能隙均小于矿物油分子,因此在强电场作用下混合油分子更容易发生电离。

摘要： 本文利用第一性原理方法计算并分析了体积应变(-11%~11%)对立方顺电相PbTiO_(3)的结构、稳定性、电子结构和光学性质的影响。研究发现体积应变后PbTiO_(3)形成焓增大,稳定性下降,其中压应变对其稳定性的影响比拉应变大。当受到拉伸应变时,立方PbTiO_(3)由直接带隙半导体变为间接带隙半导体,且带隙随应变增大呈先增大后降低的趋势。在发生压应变时,从复介电函数、复折射率及吸收系数的分析结果可知,在自然光照下PbTiO_(3)的光吸收能力仅在个别波段有所增大,但总体呈减弱趋势,当产生拉伸应变时,介电峰、吸收峰红移,表明PbTiO_(3)在可见光范围内光吸收能力增强,并且当应变增大到11%时,PbTiO_(3)的吸收能力远高于本征立方相。

摘要： 二维单层MoSi_(2)N_(4)具有优异的载流子输运能力与出色的化学稳定性,受到了广泛关注,但其光电性质与外加平面应变间的内在关系尚未展开深入探讨。本研究采用平面波超软赝势方法探索了平面应变对二维单层MoSi_(2)N_(4)能带结构和光电性质的影响,发现单层MoSi_(2)N_(4)为间接带隙半导体,其价带顶由Mo4d轨道和部分N2p轨道杂化而成,导带底则均由Mo4d轨道组成。在拉应变作用下,单层MoSi_(2)N_(4)的带隙逐渐变窄且光生载流子的有效质量不断减小;在压应变作用下,其带隙逐渐变宽,光生载流子的有效质量缓慢增大。值得注意的是,当压应变ε=-2.8%时,体系由间接带隙转变为直接带隙。单层MoSi_(2)N_(4)的光学吸收表现出明显的各向异性,且在平面应变作用下光吸收带边发生了不同程度的移动,有效地拓展了体系的光谱响应范围,有利于提升光电特性。这可为进一步研究二维单层MoSi_(2)N_(4)在新型可调谐纳米光电器件领域的应用提供理论指导。

摘要： 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了不同浓度Nb掺杂ZnO的能带结构及性能,并对本征ZnO、Al掺杂ZnO(AZO)和Nb掺杂ZnO(NZO)的模拟结果进行对比分析。结果表明:(1)NZO和AZO的带隙值均低于本征ZnO的带隙值,掺杂浓度(原子数分数)同为6.25%的NZO的带隙值低于AZO的带隙值。随着Nb掺杂浓度增高,NZO的导带底明显降低,态密度峰值降低,且Nb-4d态电子占据了费米能级的主要量子态。(2)随着掺杂浓度的增加,NZO和AZO吸收峰和介电函数峰均降低,且向低能区移动,其中,NZO吸收峰向低能区移动更明显,且介电函数虚部分别在0.42 eV和34.29 eV出现新的峰,主要是价带中Nb-4d和Nb-5p电子能级跃迁所致。掺杂浓度同为6.25%的NZO的静介电常数大于AZO的静介电常数,表明NZO极化能力更强,NZO可以更有效改善ZnO的光电性能。随着Nb掺杂浓度增加,NZO的吸收系数和介电函数虚部强度增加且向高能区移动。NZO的模拟结果为高价态元素Nb掺杂ZnO的实验研究工作及实际应用提供了理论参考。

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Cd掺杂对β-Ga_(2)O_(3)物理性能的影响。通过建立β-Ga_(2)O_(3)模型,用Cd原子替代部分的Ga原子后构建了不同Cd掺杂量模型(Cd_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)(x=12.5%、25%、50%),然后对不同的掺杂模型进行了几何结构优化,获得了稳定的晶格结构和晶格参数,并对它们的能带结构、态密度以及光学性质等进行了分析。计算结果表明,Cd掺杂会导致β-Ga_(2)O_(3)晶胞体积增大,稳定性减小。随着Cd掺杂浓度的增加,(Cd_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)体系的带隙表现出先减小后增大的趋势;并且随着Cd掺杂量的不同(12.5%、25%、50%),掺杂体系(Cd_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)的材料性质发生了变化,由β-Ga_(2)O_(3)的间接带隙材料先变为直接带隙材料(Cd浓度为12.5%、25%),然后又变回到间接带隙材料(Cd浓度为50%)。此外,掺入Cd后降低了体系在一定能量范围内(6~25 eV)的吸收系数和反射率,从而提高了透光率。以上研究表明,选择合适的掺杂浓度可以实现光电性质丰富可调的(Cd_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)合金材料。

摘要： 尖晶石型矿物广泛分布于地球表生环境中,其阳离子种类与配位结构的多样性使其具有不同的物化性质.本研究通过高温固相合成法制备了一系列锌铁尖晶石样品((Zn1-xFex)[ZnxFe2-x]O4),反转系数x=0、0.03、0.06、0.15和0.20.通过X射线衍射结构精修、X射线吸收谱和拉曼光谱的研究手段证实,随着x的增加,晶体无序度提高,表现为四面体中的Zn与八面体中的Fe发生互换,晶胞参数由8.4407(A)减小至8.4320(A),逐渐出现的[ZnO6]与[FeO4]配位多面体在299～317cm-1(F2g2)、482～484cm-1(F2g3)和690～696cm-1(A1g)三处形成新的拉曼振动峰.基于第一性原理的能带结构计算证实，锌铁尖晶石趋于无序时，Zn的3d轨道逐渐引入导带底从而降低导带的能量，引起禁带宽度的减小;氧空位的引入则在禁带中形成至少两处由Fe的3d轨道形成的杂质能级。在光催化实验中，无序度高和有氧空位的锌铁尖晶石样品(x=0.20)在相同条件下产生轻自由基的浓度是正锌铁尖晶石样品(x=0)的7.6倍，归结于前者较强的光吸收能力、更多的表面轻基吸附量和氧空位浓度对光生电子的捕获，充分显示了无序度与氧空位对锌铁尖晶石半导体光催化性能的影响。本研究揭示了尖晶石族矿物无序度与氧空位对其能带结构调控的规律，为理解地表天然矿物对日光的吸收和转换具有一定的参考意义。

摘要： 采用异质结结构是晶硅太阳电池获得高效率的发展方向。可用于构成异质结的备选材料很多，但需从理论上进行一定的优化选择。p型发射极需要具备较大的功函数，并且要在5.17至5.72 eV之间，但不是电池获得高效率的充分条件，还需要考虑发射极的价带能级Ev的位置。为降低制备难度，对发射极掺杂度要求越低越好，此时p型发射极的Ev大约在-5.57eV，功函数只需达到5.21eV即可。发射极掺杂度不高的情况下，实际电池制备时需考虑电极欧姆接触问题。

摘要： 锑化物带间级联激光器于1997年首次由杨瑞青教授提出,是由导带和价带之间的跃迁来实现电子和空穴的辐射复合,每个有源区通过类似量子级联结构串联方式连接,结合了传统半导体激光器带间跃迁和量子级联激光器串联连接的优势,如量子效率高、载流子注入均匀、阈值电流密度和功耗低等优点.另外有源区为Ⅱ型能带结构,易通过改变InAs和InGaSb层的厚度及InGaSb中的In组分进行调节波长.其激射波长处于红外波段，因此无论是在军事领域还是民用领域都具有广泛的应用。通过利用分子束外延（MBE）生长技术，在InAs衬底上成功研制出锑化物二类带间级联激光器。器件从78K到169K实现连续激射，脉冲激射最高温度达到249K；在该温度下，对应的激射波长为4.27微米，阈值电流密度小于70A/cm2；当温度升至169K时，对应的激射波长红移至4.63微米，阈值电流密度约为306A/cm2。

摘要： 为了实现Ⅱ类能带结构及探究其物理特性，利用MBE在N型GaAs（100）衬底上外延生长了三组盖层材料分别为InGaAs（样品1，相当于Sb组分为0，参比片）、GaAs0.82Sb0.18（样品2）、和GaAs0.64Sb0.36（样品3）的量子点材料样品，三组样品中的量子点层生长条件相同。通过在InAs/GaAs量子点材料体系中引入一定Sb组分的GaAsSb盖层，量子点材料的能带结构由Ⅰ类转变为Ⅱ类，电子和空穴在空间上被分别限制，载流子寿命由1.24ns增加至6.19ns，这对于提高量子点中间能带太阳能电池的器件性能具有重要意义。

摘要： 拓扑绝缘体以其独特的能带结构与新奇的物理性质,自问世以来就受到了广泛关注.第二代三维拓扑绝缘体Bi2Se3家族是其中的重要代表.利用分子束外延技术,在具备良好绝缘性能的SrTiO3衬底上通过范德瓦尔斯外延生长了高质量的Bi2Se3单晶薄膜,薄膜的厚度为15～20nm,并利用XRD、AFM等设备对薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征.结果显示薄膜的晶体结构为(00l）(其中l=3n,n为整数)面的取向,表面形貌均匀,粗糙度很小.电输运测试表明，薄膜的载流子浓度在2-3×1013cm-2左右，迁移率在500-900cm2V-1s-1之间，同时样品的磁阻存在明显的弱反局域特征,并可利用门电压调控其化学势。

摘要： 为了分析晶格滑移对声子晶体板能带结构的影响,根据有限元法和Bloch定理,利用Comsol软件对一维U-T形声子晶体板发生x方向和y方向晶格滑移时的能带结构进行了计算和分析.通过分析布里渊区中心点和边界点的位移场分布,对晶格滑移调节能带结构的物理机理进行讨论.本文提出的这种新型一维U-T形声子晶体板,与常规一维声子晶体板相比,在中低频范围内具有更低频更宽的禁带,可以拓宽声子晶体在中低频减振降噪领域的应用范围.研究发现,沿x方向和y方向的晶格滑移均可以很大程度地调节能带结构,打开了一些新的禁带;能带变化图和模态分析表明,晶格滑移会影响Lamb波模式转化,导致相邻能带发生分离或耦合,进而打开新禁带或关闭原来的禁带.晶格滑移对能带结构的特定调节作用为声子晶体应用于工程领域提供了一定的理论基础,也为声子晶体能带结构调节提供了一种有效的方法.

摘要： 介绍了能带结构研究，电池性能分析，CdTe薄膜太阳电池特点理想的光伏材料:直接带隙半导体,禁带宽度为1.45eV,禁带宽度匹配太阳光谱。

摘要： 采用k·p方法,理论搭建的外延结构的基础上,对大功率激光器的能带结构以及光电性能进行了计算.同时,采用MOCVD方法制备了相应的InGaAs/GaAsP多量子阱有源区的激光器外延片.通过研究不同势垒高度的量子阱材料的界面结构,分析了激光器外延结构的中载流子的传输机制以及对光电性能的影响.首先生长了InGaAs/GaAsP多量子阱的结构,采用高分辨X射线衍射仪与表面反射率曲线对量子阱的晶体质量以及界面结构进行了研究,还表征了多量子阱的表面形貌特征.多量子阱的光致发光谱结果表明随着势垒高度的增加,发光强度逐渐增加.最后,根据理论计算模型的结构,制备了不同势垒高度的多量子阱结构激光外延片.经芯片加工,测试结果表明在势垒组分为0.145时,可以得到光电性能较好的激光芯片,其斜率效率可达1.14W/A,阈值电流为0.32A,内量子效率可达98％.

摘要： 基于有限元法研究含柱状局域共振单元的声学超材料板的隔声特性,探究多种结构设计方案下晶格常数对其隔声特性的影响.首先分析不限定附加共振单元质量情况下,晶格常数对隔声特性的影响,分析发现随着晶格常数变大,共振单元影响不断变小最后与均质板隔声曲线吻合.其次分析限定附加共振单元质量比100％前提下晶格常数的影响,分为固定或变化柱状局域共振单元半径两种情况讨论.固定半径的情况下,晶格常数取较小值取得隔声效果较好.变化半径的情况下,晶格常数不宜取得过大或过小,而应该取适中值.

摘要： 基于有限元法研究含柱状局域共振单元的声学超材料板的隔声特性,探究多种结构设计方案下晶格常数对其隔声特性的影响.首先分析不限定附加共振单元质量情况下,晶格常数对隔声特性的影响,分析发现随着晶格常数变大,共振单元影响不断变小最后与均质板隔声曲线吻合.其次分析限定附加共振单元质量比100％前提下晶格常数的影响,分为固定或变化柱状局域共振单元半径两种情况讨论.固定半径的情况下,晶格常数取较小值取得隔声效果较好.变化半径的情况下,晶格常数不宜取得过大或过小,而应该取适中值.

摘要： 本发明公开了一种用于区分多能带辐射中的光子的能带的设备和方法。一种用于在读出电路中区分光子的能带的设备，所述读出电路针对每个能带对入射到传感器上的多能带辐射中的光子进行计数，该设备包括：积分器，用于积聚从已经进行了从光子的光电转换的传感器接收的电信号；比较器，用于将从积分器接收的积聚电信号与多个阈值中的一个阈值进行比较；信号处理器，用于根据比较的结果指示从多个阈值中的一个阈值顺序地切换到另一个阈值；基于与多个阈值顺序比较的来自比较器的结果输出区分光子的能带的数字信号。

摘要： 本发明公开了一种能带隙参考电路包含有一第一双载子晶体管；一第一电阻，用来产生一正温度系数电流；一第二双载子晶体管；一第二电阻，用来产生一负温度系数电流；一第一运算放大器，耦接于该第一双载子晶体管及该第一电阻；一第二运算放大器，耦接于该第一双载子晶体管及该第二电阻；以及一零温度系数电流产生器，用来加总该正温度系数电流及该负温度系数电流，以产生一零温度系数电流。

摘要： 在空气纤芯光子能带隙光纤(PBF)中将纤芯模式耦合到表面模式可能会造成较大的传播损耗。计算机仿真分析了具有三角形孔图案的PBF中几何形状和是否存在表面模式之间的关系，并且确定了光纤在能带隙的整个波长范围上支持无表面模式(即仅存在纤芯模式)的纤芯特征尺寸(例如半径)范围。特别地，对于等于0.47的孔间隔和孔半径，该纤芯支持单一模式，而且对于约0.7至约1.05之间的纤芯半径支持无表面模式，这就意味着这样的光纤将具有非常低的传播损耗。能够通过单独研究体积模式或研究光纤几何形状来简单方便地预测是否存在表面模式，而不需要对缺陷模式进行完整分析。

摘要： 子能带间光发射器的辐射跃迁区包括预偏置超晶格和多个分裂的量子阱。分裂的量子阱是足够薄的第一势垒层分裂成多个阱的量子阱，该足够薄的第一势垒层把上能态与下能态分裂，分裂宽度超过它们的自然增宽，并对每个辐射跃迁区内的不同微能带产生影响。与之相反，相邻的分裂的量子阱则通过第二势垒层相互耦合。要选取后一种层的厚度，使横越每个辐射跃迁区上建立微能带。在一个实施例中，该发射器包括相邻辐射跃迁区之间的注入/弛豫区，而在另一个实施例中，则省去注入/弛豫区。

摘要： 本发明公开了一种用于区分多能带辐射中的光子的能带的设备和方法。一种用于在读出电路中区分光子的能带的设备，所述读出电路针对每个能带对入射到传感器上的多能带辐射中的光子进行计数，该设备包括：积分器，用于积聚从已经进行了从光子的光电转换的传感器接收的电信号；比较器，用于将从积分器接收的积聚电信号与多个阈值中的一个阈值进行比较；信号处理器，用于根据比较的结果指示从多个阈值中的一个阈值顺序地切换到另一个阈值；基于与多个阈值顺序比较的来自比较器的结果输出区分光子的能带的数字信号。

摘要： 本发明公开了一种能带隙参考电路包含有一第一双载子晶体管；一第一电阻，用来产生一正温度系数电流；一第二双载子晶体管；一第二电阻，用来产生一负温度系数电流；一第一运算放大器，耦接于该第一双载子晶体管及该第一电阻；一第二运算放大器，耦接于该第一双载子晶体管及该第二电阻；以及一零温度系数电流产生器，用来加总该正温度系数电流及该负温度系数电流，以产生一零温度系数电流。

摘要： ISB光发射器的RT区包括预偏移SL和多个分裂的量子阱(SPQW)。SPQW是被足够薄的第一势垒层分裂成多个子阱的量子阱,该足够薄的第一势垒层把上能态与下能态分裂,分裂宽度超过它们的自然增宽,并对每个RT区内的不同微能带产生影响。与之相反,相邻的SPQW则通过第二势垒层相互耦合。要选取后一种层的厚度,使横越每个RT区上建立微能带。在一个实施例中,该发射器包括相邻RT区之间的I/R区,而在另一个实施例中,则省去I/R区。

摘要： 本发明公开了一种细长结构的吸振装置及其能带结构的计算方法，吸振装置为弹性超材料，具备能带结构；吸振装置包括若干个周期性排列的原胞，原胞由蛛网谐振子及其两侧的凯夫拉系绳构成；计算能带结构时，基于绝对节点坐标法，建立原胞的有限元模型；利用形函数获得节点坐标和单元内任意点的全局位置矢量之间的关系；通过单元应变能及质量矩阵计算系统的动力学方程；添加布洛赫边界条件，并结合欧拉公式，对位移场的实部和虚部分离；分别利用有限元模型模拟位移场的实部和虚部，得到本征频率关于波矢的频散曲线簇，进而得到吸振装置的能带结构的带隙。本发明采用上述吸振装置，将弹性超材料与被动减震器结合，可应用于空间绳系系统。

摘要： 本发明公开了一种通过构造一维超结构来调制二维材料能带结构的方法，所述方法包括以下步骤：1)将金箔在管式炉中950～1000°C退火8～10小时，确保金箔表面产生Au(001)重构；2)将退火处理后的金箔送入高温管式炉中，采用化学气相沉积法在Au(001)基底上生长二维材料，借助Au(001)基底具有独特的一维条状超结构使得二维材料也表现出一维条状超结构，达到调制二维材料能带结构的结果。该调制方法简便易操作。

摘要： 本发明涉及一种基于COMSOL的地震超材料能带结构和频域分析方法，包括以下步骤：构建地震超材料几何模型，并赋予材料参数；设置Floquet周期边界条件；选择合适的网格剖分方法对几何模型进行网格划分；进行参数化扫描，并进行分析；对结构的频域进行分析。通过COMSOL实现了能够快速求解频散曲线，从而进一步进行频域分析，得到有限排周期结构的衰减域，对于地震超材料的减震性能的评价具有重要意义。