1 贵州民族大学化学工程学院，贵阳550025
2 贵州民族大学新能源与纳米材料重点实验室，贵阳550025
3 贵州民族大学材料科学与工程学院，贵阳550025
采用第一性原理方法研究应变对Mo2C(001)表面电子结构及光学性质的影响。研究表明，在应变作用下Mo2C(001)表面均为间接带隙半导体，带隙随着压应变和拉应变的增加而减小。当应变为-20%时，Mo2C(001)表面由间接带隙半导体转变为金属性质。当应变为-20%、-15%、-10%、-5%、0%、5%、10%、15%、20%时，其带隙分别为0 eV、0.162 eV、0.376 eV、0.574 eV、0.696 eV、0.708 eV、0.604 eV、0.437 eV、0.309 eV。带隙变化的原因主要是Mo 4p、4d、5s态电子和C 3p态电子对应变敏感，在应变作用下受激发，活性增强导致价带顶在布里渊区G、A、L、M点之间变化，导带底在K、H点之间变化；当应变由-15%逐渐变化到20%时，吸收谱的第一峰逐渐减弱，并且第一峰对应的光电子能量减小，吸收带边向低能方向移动，表明光吸收随着压应变增大而增加，吸收带边随着拉应变增加向低能方向移动。其他光学性质表现出类似的变化规律，光学性质计算结果表明应变能够有效调节光吸收特性，增强光学利用率，研究结果为Mo2C(001)作为新型光电子材料的应用提供理论支撑。
应变 (001)表面 电子结构 光学性质 第一性原理 Mo2C Mo2C strain (001) surface electronic structure optical property firstprinciple
1 贵州民族大学物理与机电工程学院, 贵阳 550025
2 贵州民族大学材料科学与工程学院, 贵阳 550025
3 贵州民族大学工程实训中心, 贵阳 550025
采用基于密度泛函理论第一性原理的赝势平面波方法, 计算了块体Fe2Ge及其(001)表面的电子结构和磁性。考虑了两种类型的终端(001)表面: Ge(Ⅰ)-(001)表面和Ge(Ⅱ)-(001)表面。电子结构方面, 不同类型的Fe2Ge(001)表面都表现出金属特性, 这与块体的金属性保持一致。通过计算它们的自旋极化率, 得出Ge(Ⅰ)-(001)表面的自旋极化程度最高。磁性方面, 在块体和Ge(Ⅱ)-(001)表面的Ge原子是铁磁自旋有序的, 而在Ge(Ⅰ)-(001)表面第一层的Ge原子是亚铁磁自旋有序的。此外, Ge(Ⅱ)-(001)表面Ge原子的自旋磁矩优于块体中和Ge(Ⅰ)-(001)表面Ge原子的自旋磁矩。这些结果与Fe的d态和Ge的p态电子的杂化有关, 本文中通过分析它们的态密度进行了讨论。
Fe2Ge(001)表面 电子结构 磁性 第一性原理 密度泛函理论 自旋极化率 Fe2Ge (001) surface electronic structure magnetic property first-principle density functional theory spin polarizability
1 贵州民族大学化学工程学院, 贵阳 550025
2 贵州民族大学材料科学与工程学院, 贵阳 550025
3 贵州民族大学新能源与纳米材料重点实验室, 贵阳 550025
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究不同翘曲度下锗烯的电子结构及光学性质, 分析翘曲度对电子结构及光学性质的影响。采用六种不同的近似方法对锗烯的几何结构进行优化, 得到最稳定的结构体系, 在此基础上选取不同的翘曲度, 并对翘曲度的稳定性进行论证得到三种较稳定的翘曲结构。通过翘曲度的调节打开锗烯的带隙, 并且通过调节翘曲度实现锗烯带隙在间接带隙和直接带隙之间的转化, 通过分析态密度解释了能带结构的调控机制, 以及翘曲度对锗烯光学性质的影响。研究表明翘曲度能够有效地调控锗烯的电子结构和光学性质, 提高光电子利用效率。
锗烯 翘曲度 电子结构 光学性质 第一性原理 带隙 germanene warpage electronic structure optical property first-principle band gap
1 贵州民族大学机械电子工程学院贵州省普通高等学校光电信息处理特色重点实验室, 贵州 贵阳 550025
2 浙江理工大学理学院物理系, 浙江 杭州 310018
3 贵州民族大学材料科学与工程学院贵州省普通高等学校绿色节能材料特色重点实验室, 贵州 贵阳 550025
利用半径较大的环形光阑使得聚焦区域产生较强的轴向电场分量, 用半径较小的环形光阑结合π相位板在聚焦区域形成轴向电场分布, 但电场振动方向与半径较大的环形光阑产生的轴向电场相反, 从而使得半径较大的环形光阑在聚焦区域形成的聚焦斑被整形, 在一定条件下可大大缩小光场聚焦斑的尺寸。研究结果表明, 相比使用单一环形光阑的情况, 这种方法可使得光场聚焦斑尺寸缩小40 nm以上。
物理光学 偏振 矢量光束 光阑 π相位板
采用基于密度泛函理论第一性原理超软贋势平面波方法系统计算了Ca2Si及P掺杂Ca2Si的电子结构、光学性质, 分析了P掺杂对Ca2Si的能带结构、电子态密度、光学性质的影响.计算结果表明: 掺入P后Ca2Si的能带向低能方向偏移, 禁带宽带为0.557 95 eV, 价带主要由Si的3p, P的3p以及Ca的4s、3d电子构成, 导带主要由Ca的3d电子贡献.通过能带结构和态密度分析了P掺杂正交相 Ca2Si的复介电函数、折射率、反射谱、吸收谱和能量损失函数, 结果表明P掺杂增强了Ca2Si的光利用率, 说明掺杂能够有效改变材料电子结构和光电性能, 为Ca2Si材料光电性能的开发、应用提供理论依据.
电子结构 光学性质 第一性原理 掺杂 Electronic Structure Optical Properties First Principle Ca2Si Ca2Si Doped
采用第一性原理贋势平面波方法对(111)应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算，全面分析了应变对其能带结构、光学性质的影响。计算结果表明：在-8%~0%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，带隙逐渐减小，但始终为直接带隙；在0%~2%张应变范围内，随着应变的增加，带隙逐渐增大，应变为2%时直接带隙达到最大Eg=0.60441eV；当张应变为4%时，Ca2P0.25Si0.75变为间接带隙半导体。Ca2P0.25Si0.75的介电常数和折射率随着张应变的增加而增加；施加-2%~0%压应变时，介电常数和折射率逐渐减小，到达-2%时达到最小值，此后随着压应变的增加介电常数和折射率逐渐增大。施加压应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而减小，施加张应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而增大。应变可以改变立方相Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数，是调节其光电传输性能的有效手段。
材料 应变 光学性质 能带结构 第一性原理 激光与光电子学进展
2014, 51(9): 091603
