以 Mg2Si 烧结靶为靶材, 采用磁控溅射法在Si、石英和 Al2O3 衬底上先沉积一层 Mg2Si 非晶薄膜, 再进行退火处理, 研究了衬底类型、退火温度及退火时间对 Mg2Si 多晶薄膜结构的影响。结果表明: Si、石英、Al2O3 三种衬底上 Mg2Si 薄膜的最优退火温度和退火时间均为 350 °C 和 1 h。Al2O3 衬底上的 Mg2Si 薄膜结晶质量最佳, Si 衬底上的薄膜次之, 石英衬底上的薄膜结晶质量最不理想, 分析表明这种差异主要源于衬底与薄膜之间的热失配不同。

基于介电连续模型, 推导和分析了具有等边三角形截面的纤锌矿 GaN 纳米线结构中的极化 光学声子模。研究发现该纳米线结构中存在的精确受限 (EC) 声子模频率为 GaN 材料自由 z- 方向上的纵光学声子特征频 率 ωz,L, 由于受限情况不同, 这明显不同于 GaN-基量子阱中的情况。进而采用非分离变量法, 求解了该纳米线结构中EC声子模静电势的 Laplace 方程, 得到了 EC 声子模的精确解析的声子态, 并导出了系统中的极化本征矢量及其正交关系, 自由声子场 及相应的 Frohlich 电子-声子相互作用哈密顿。最后以 GaN 为例开展了数值计算, 绘 制了电子-声子耦合函数空间分析情况, 对电子-声子耦合函数的对称性、耦合强度等性 质进行了讨论, 并获得了有意义的结果。

利用 LLP 幺正变换与线性组合算符相结合的方法研究了磁场作用下单层过渡金属硫族化合物 (TMDs) 中弱耦合极化子基态能量的性质, 获得了单层过渡金属硫族化合物中弱耦合极化子的基态能量与磁场、声子的德拜截止波数 (DW)、内部距离和本征极化率参数之间的依赖关系。计算结果表明: 单层过渡金属硫族化合物弱耦合极化子的基态能量为外加磁场和本征极化率参数的增函数、声子的德拜截止波数和内部距离的减函数。

利用第一性原理赝势平面波方法计算了杂质 (X=C, Al) 掺杂新型二维材料磷烯的结构参数、能带结构、Mulliken 布居分析、差分电荷密度以及光学性质。结果表明杂质掺杂后磷烯材料的结构发生了畸变, 但是掺杂体系的结构是稳定的。C 掺杂后, 费米能级进入价带中, 带隙变窄, 变 为 0.826 eV 的直接带隙; Al 掺杂后, 体系变为间接带隙半导体, 带隙略有展宽, 带隙为 0.965 eV。 Mulliken 布居分析和差分电荷密度的分析都表明掺杂后体系的电荷分布发生了转移, C 原子附近出现了电荷积累, 而 Al 原子附近出现了电荷消耗。在 (1 0 0) 极化方向上的光学性质计算表明: 在红光及红外线的范围 内, C 掺杂后磷烯材料储存电磁能的能力有所减弱, 而 Al 掺杂后储存电磁能的能力有所增强; C 掺杂后折射率 n0 减小, Al 掺杂后折射率 n0 增大; 吸收系数和反射率峰值均降低; 掺杂前后磷烯材料都可作为光储存材料。以上结果说明采用不同杂质掺杂可以调制磷烯材料的光电性质。

势垒高度 Φ 和理想因子 n 是混合肖特基/PIN (MPS) 二极管正向输运下的重要参数, 而软度因 子是 MPS 反向恢复能力的衡量指标之一。对 6H-SiC 基 MPS 二极管进行结构模拟仿真, 验证了双势垒的存在, 并研究了温度对正反向特性的影响。结果 表明: 正向偏压下, 温度升高, 势垒高度 1 下降, 势垒高度 2 增大, n1 和 n2 均随温度升高而下降。势垒 1 区域存在多重复合输运机制, 势垒 2 区域主要以热电子发射 输运为主。反向偏压下, 反向恢复峰值电压、峰值电流均随温度的升高而增大, 但软度因子逐渐趋近于 1。

介观系统的量子输运理论为设计和实现具有优良性能的量子器件提供了物理模型和依据。 基于紧束缚模型散射区格点上能量波动的二终端系统透射系数的传输矩阵方法,提出了二维T型三终端量子点阵列模型,并将其转 化成二终端模型去探讨,分别研究了相对于中间原点的非对称电极和对称电极的T型量子点阵列的电子输运。结果表明:对于非对 称的T型量子点阵列,其透射率的尖峰个数与输入端量子点数相等;而对于对称的T型量子点阵列,其透射率的尖峰个数与左右端量 子点数相等。此外,透射系数与跃迁积分和量子点数有关,而与量子点宽度无关。

利用紧束缚近似的非平衡格林函数法,研究了含Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合效应的双阶梯型量子线中电子的自旋电 导开关效应。结果表明在正向偏压下, 系统有大的自旋电导出现;但在反向偏压下, 这个大的自旋电导会消失。并且自旋电导 随着Rashba和Dresselhaus 自旋轨道耦合效应的变化呈现圆形结构, 表明Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合效应引起自旋 电导的作用是一样的, 因此可以通过调节Rashba或Dresselhaus自旋轨道耦合效应来控制自旋电导。该系统在未来有可能用来 制作全电自旋电导开关的量子线。

半铅锡钙钛矿太阳能电池因具有窄带隙、低毒性的优点, 已成为钙钛矿太阳能电池研究的热点。但是铅锡钙钛矿成膜质量差,限制了电池效率的提高。 通过在前驱液中加入二甲基亚砜延缓薄膜结晶速率,制备了致密无孔洞的高质量薄膜。同时, 使用氟化锡和富勒烯衍生物分别减少了钙钛矿晶格中以及晶界与界面处的缺陷,提高了器件效率。 通过上述手段制备的半铅锡钙钛矿太阳能电池效率可达15.1%。

利用线性组合算符和LLP变分相结合的方法,考虑纵光学(LO)声子色散, 研究了声子色散对单层石墨烯弱耦合极化子性质的影响。在抛物色散近似下导出了单层石墨烯弱耦合极化子 基态能和零朗道能级的分裂能随声子色散系数的变化关系。数值计算结果表明基态能量随德拜截止波数增大 而增大,零朗道能级的分裂能级差随声子色散系数的增大而减小。

利用Lee-Low-Pines (LLP)幺正变换、线性组合算符和变分方法,推导出均匀磁场中极性基 底上单层黑磷烯中极化子的基态能量公式,研究了磁场、基底材料对单层黑磷烯中极化子基态能量的影响。 数值计算表明:基底与单层黑磷烯之间的垂直距离和截断波矢保持不变时,极化子基态能量随磁场强度的增大 而增大,随基底材料声子频率的增大而减小,不同基底上极化子的基态能量不同,但变化规律一致。当基底与 单层黑磷烯之间的垂直距离和磁场强度保持不变时,极化子基态能量随截断波矢的增大而增大。这些 结果表明,单层黑磷烯中极化子的基态能量与外磁场和基底材料有关。