本研究理论预测了三元Hf-Ta-C空位有序结构以及空位对力学性质的影响。采用第一性原理进化晶体结构预测软件USPEX, 预测得到了5种热力学稳定和3种亚稳的(Hf, Ta)C1-x空位有序结构, 这些结构都属于岩盐结构。采用第一性原理方法, 计算了(Hf, Ta)C1-x空位有序结构的力学性质, 并分析了力学性质随空位浓度的变化。(Hf, Ta)C1-x都具有较高的体模量、剪切模量、杨氏模量和维氏硬度;各(Hf, Ta)C1-x的Hf/Ta比相同时, 其模量、硬度等随空位浓度增大而减小。最后, 计算了(Hf, Ta)C1-x的电子态密度, 发现其均具有强共价性和弱金属性。本研究结果对于了解Hf-Ta-C体系的空位结构及其力学性质和应用, 具有重要参考价值。
Hf-Ta-C体系 空位有序结构 维氏硬度 第一性原理方法 Hf-Ta-C system vacancy ordered structure Vickers hardness first-principles method
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
采用电子密度泛函理论方法计算了一系列(111)方向的InAs/GaSb超晶格的电子结构和能带结构.将杂化泛函的计算结果与普通密度泛函方法的计算结果进行了比较.Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE)杂化与对固体修正的Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)近似结合的杂化泛函显示了较传统PBE方法和若干其他杂化泛函更符合实验数据的结果.采用该方法研究了InAs/GaSb超晶格的带隙随超晶格周期厚度以及InAs/GaSb比例变化的规律.其结果与以往实验结果符合很好.这些结果表明HSE-PBEsol方法对于估计InAs/GaSb超晶格的电子性质适用.
第一性原理方法 杂化泛函 II类超晶格 能带计算 first-principles method hybrid functional InAs/GaSb type-II superlattice band structure calculation
1 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 重庆大学光电工程学院, 重庆 400044
针对宽波段微型光谱仪缺乏宽波段柔性探测器这一难题, 提出了一种在紫外-可见-近红外波段内具有高吸收效率的掺杂柔性黑硅作为探测器吸光材料。 首先, 基于第一性原理计算了S和F元素掺杂后柔性黑硅的电子结构、 能带结构和紫外-可见-近红外波段的光学吸收特性, 得到了不同元素及浓度掺杂时, 柔性黑硅的光学吸收系数。 其次, 将第一性原理计算结果与时域有限差分算法相结合, 建立了柔性黑硅的吸收光谱模型。 结果表明, 掺入S和F元素后柔性黑硅的能带带隙均减小, 吸收截止波长发生红移, 且掺杂浓度越高, 光学吸收系数越大。 在1 500 nm波长处, 50%浓度的S元素掺杂黑硅的吸光系数是1.5%浓度的S元素掺杂黑硅的吸光系数的8.3倍, 50%浓度的F元素掺杂黑硅的吸光系数是1.5%浓度的F元素掺杂黑硅的吸光系数的3倍。 在相同掺杂条件下, 表面具有小尺寸微结构的柔性黑硅在近红外波段具有最高的吸收效率。 最后, 测试了制作的柔性黑硅样品, 其吸光效率在紫外-可见波段高于95%, 在近红外波段为70%~80%。
吸收光谱 柔性黑硅 掺杂 第一性原理 时域有限差分 Absorption spectrum Flexible black silicon Doping First-principles method Finite-different time-domain
