作者单位
摘要
天津工业大学 纺织科学与工程学院 天津 300387
通过固相反应法制备出室温下高离子电导率Ta掺杂的锂镧锆钽氧(Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12,LLZTO)固体电解质,详细研究了电子束辐照对LLZTO固体电解质结构和性能的影响。结果表明:电子束(250 kGy、500 kGy)辐照后并未产生其他杂相,且晶格间距随着剂量的增加逐渐变大,这有利于降低离子在晶格中的扩散能垒。第一性原理的计算发现,低剂量电子束辐照样的Li+扩散能垒比未辐照样降低了0.07 eV,说明辐照产生的缺陷能促进Li+扩散。辐照前后的电解质交流阻抗测试进一步证实了低剂量的电子束辐照有利于提升电解质的离子电导率。利用电子束辐照探究其对LLZTO氧化物固体电解质结构和电导率的影响对固体电解质的研究具有重要意义。
电子束辐照 固体电解质 氧化物 第一性原理 离子传输 Electron beam irradiation Solid electrolyte Oxide First principles Ion transport 
辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010206
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏 南京 210094
2 北方夜视技术股份有限公司,江苏 南京 211106
通过掺杂Rb有助于改善碱锑化合物光电阴极的光谱响应并降低热发射。为了从理论上研究K-Cs-Sb光电阴极材料中掺Rb的作用机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,分别建立了K2CsSb、K2Cs0.75Rb0.25Sb、K2Cs0.5Rb0.5Sb、K2Cs0.25Rb0.75Sb、K2RbSb 5种不同Cs/Rb比例(原子数分数之比)的K-Cs-Rb-Sb体模型以及相应的(111)表面模型,计算了其电子结构与光学性质。计算结果表明,对于不同Cs/Rb比例的K-Cs-Rb-Sb体模型,Rb掺杂对其光学性质的影响甚微。随着Rb/Cs比例的增加,体模型的形成能和形成焓以及表面模型的表面能变低,说明K-Cs-Rb-Sb化合物容易形成且稳定。此外,与传统的K2CsSb相比,K2Cs0.25Rb0.75Sb的功函数更大,电导率更大,同时又具有最小的禁带宽度和离化能,因此,Cs/Rb比例为1∶3的K-Cs-Rb-Sb阴极适合作为量子效率高、暗电流低且导电性好的光电发射材料。
材料 K-Cs-Sb光电阴极 Rb掺杂 光电性质 第一性原理 
光学学报
2024, 44(4): 0416001
吴晓维 1张涵 1,2曾彪 1,2明辰 1,2孙宜阳 1,2,*
作者单位
摘要
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
在卤族钙钛矿材料的缺陷研究中, 密度泛函理论计算发挥着重要作用。传统的半局域泛函(如PBE)虽然能够得到与实验接近的禁带宽度, 但是已有研究表明其不能准确描述材料的带边位置。采用更准确的杂化泛函, 结合自旋轨道耦合(SOC)效应与充分的结构优化开展缺陷研究十分必要。可以选择两种杂化泛函, 即屏蔽的杂化泛函HSE和非屏蔽的杂化泛函PBE0。本研究以正交相CsPbI3为例, 系统比较了两种方法在缺陷性质计算上的差异。计算结果表明, 对于体相性质, 两种杂化泛函并无明显的差别。但是, 对于缺陷性质, 两种泛函出现定性的差别。HSE计算中预测的浅能级缺陷, 在PBE0计算中大部分变为深能级缺陷, 且缺陷转变能级和Kohn-Sham能级均出现定性差别。上述差别的本质在于, Hartree-Fock交换势具有长程作用特征, 因而普通的杂化泛函如PBE0在计算量允许的超胞尺寸上无法得到收敛的结果, 而HSE对上述交换势具有屏蔽作用, 可采用相对小尺寸的超胞得到收敛的缺陷能级。本研究结果表明, 尽管HSE杂化泛函需要较大的Hartree-Fock混合参数(约0.43), 其仍是准确计算卤族钙钛矿缺陷性质的有效方法。
钙钛矿 本征缺陷 CsPbI3 杂化泛函 第一性原理计算 perovskites intrinsic defect CsPbI3 hybrid functional first-principles calculation 
无机材料学报
2023, 38(9): 1110
作者单位
摘要
1 华北光电技术研究所,北京100015
2 河北工业大学,天津300000
清洗是混成式探测器芯片器件制造过程中的一道关键工序。探测器芯片表面所吸附的有机物沾污是清洗的主要目标。使用第一性原理与分子动力学相结合的方法研究了丙酮、乙酸乙酯对InSb晶面有机物沾污(主要成分为502)的清洗机理。第一性原理计算结果表明,丙酮与乙酸乙酯的分子反应活性位点均离域在杂原子上,两者可通过杂原子对吸附在InSb表面的502解吸附以达到清洗的目的。分子动力学模拟结果表明,乙酸乙酯可以促进丙酮分子在502膜层中的扩散能力,以此加强丙酮对502的去除作用。
清洗 混成式芯片 第一性原理 分子动力学 InSb InSb cleaning hybrid detector chip first principle theory molecular dynamics 
红外
2023, 44(12): 0015
李海东 1,2,3申玉 1,2,*温雅 4张申金 1,2,**[ ... ]彭钦军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院理化技术研究所固体激光重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 齐鲁中科光物理与工程技术研究院, 山东 济南 250000
金刚石具有高热导率、宽光谱透过范围、大拉曼增益系数和大拉曼频移等优点,已成为拓展波长范围、获得高功率高光束质量新波长的重要拉曼介质。利用第一性原理对金刚石晶格参数、能带结构、态密度、声子谱等进行了计算,系统分析了结构特征、频谱、能带间隙及电子分布特性。在此基础上,考虑了金刚石的电子运动态以及电场方向对金刚石能带间隙的影响,发现金刚石在<1 0 0>晶向最易受电场影响,在<1 1 1>晶向最稳定。给出了金刚石晶体的全部本征振动模式和相应频率,分析结果表明泵浦光沿着<1 1 0>晶向入射、并沿着<1 1 1>晶向偏振时拉曼增益最大。同时讨论了光谱区域内多声子吸收机理,为金刚石拉曼激光效率提升以及波长拓展提供了理论依据。
非线性光学 光谱分析 能带计算 第一性原理 金刚石晶体 nonlinear optics spectral analysis calculation of crystal band first principles diamond crystal 
量子电子学报
2023, 40(6): 899
作者单位
摘要
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 华南理工大学 材料科学与工程学院, 广州 510641
3 四川大学 材料科学与工程学院, 成都 610064
为了对Yb∶YAG晶体荧光性能进行调控以使其更好地应用于高能脉冲型激光器, 结合密度泛函理论和晶体场理论, 对掺杂调控后的Yb∶YAG晶体的电子结构、光谱学性质进行了理论计算, 分析了不同粒子掺杂和占据格位情况下Yb∶YAG晶体的荧光性能, 并在此基础上计算配方完成晶体生长实验、制备样品进行荧光性能测试验证。结果表明, 通过以上过程掌握了Yb∶YAG晶体荧光寿命等参数的调控方法, 共掺Cr后的Yb∶YAG荧光寿命可以从1.18 ms降低至0.94 ms。该研究为Yb∶YAG晶体实现高能脉冲激光应用奠定了理论和实验基础。
激光技术 性能调控 第一性原理计算 掺杂改性 晶体生长 荧光测试 Yb∶YAG晶体 laser technique property tuning first principle calculation doping modification crystal growth fluorescent measurement Yb∶YAG crystal 
激光技术
2023, 47(5): 592
作者单位
摘要
牡丹江师范学院物理与电子工程学院, 牡丹江 157011
利用第一性原理, 研究了S空位(VS)和Tc掺杂单层MoS2的电子结构和磁学性质。结果表明, Tc掺杂的单层MoS2是一种具有铁磁性的n型半导体; 与Tc掺杂体系相比, VS的引入不会导致(TcVS)掺杂系统的总磁矩发生显著变化, 且磁矩主要由Tc原子所贡献; 在2Tc掺杂体系中, 通过形成能分析确定出最稳定构型; 2Tc掺杂体系的磁矩为2.048 μB, 主要由两个Tc 原子贡献。通过自旋电荷密度分析表明, (Tc-4d)-(S-3p)-(Mo-4d)-(S-3p)-(Tc-4d)耦合链的形成可能是2Tc掺杂体系发生铁磁耦合的原因。
Tc掺杂单层MoS2 第一性原理 电荷密度 电子结构 磁学性质 Tc-doped ML-MoS2 first-principle charge density electronic structure magnetic property 
硅酸盐通报
2023, 42(11): 4178
作者单位
摘要
宁夏大学物理学院, 银川 750021
具有高储氢容量和可逆储氢性能的新材料的开发对氢能的大规模利用至关重要。基于第一性原理计算, 研究了Li原子和Ca原子单独修饰和共修饰VO2单层体系的H2分子存储性能。结果表明Li原子和Ca原子均能稳定结合在VO2单层表面而不产生金属团簇。单个Li原子和Ca原子分别最多可稳定吸附3个和6个H2分子, 且H2分子平均吸附能均大于0.20 eV/H2。吸附体系差分电荷和态密度分析结果表明, 氢分子的极化机制以及氢分子与金属原子间的轨道杂化作用是H2分子在金属原子周围稳定吸附的主要原因。Li原子修饰体系的储氢质量密度随着Li原子覆盖度的增加而逐渐增加, 而Ca原子修饰体系的储氢质量密度在低金属覆盖度时较高; Li/Ca共修饰体系的储氢质量密度有所增加, 其储氢质量密度为5.00%(质量分数)。此外, 考虑了不同温度和压强条件下储氢体系的稳定性。
VO2单层 储氢 第一性原理计算 锂原子 钙原子 修饰 VO2 monolayer hydrogen storage first-principle calculation lithium atom calcium atom decoration 
人工晶体学报
2023, 52(11): 2014
作者单位
摘要
1 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,燕山大学材料科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004
2 威海中玻新材料技术研发有限公司,山东 威海264200
3 唐山学院,河北 唐山 063000
构建宽窄带隙同型异质结构的双层薄膜是提高透明导电薄膜光电性能的新思路。采用基于密度泛函的第一性原理,对本征和掺杂SnO2/SnSe2的电子结构、光学性质、载流子迁移率、电荷分布、能带排列进行计算。结果表明:本征和掺杂SnO2/SnSe2电子结构内部存在的电势差会使体系内部的电子向着界面处或SnSe2处转移,处于界面处的电子会在界面间隙内形成二维电子气并在界面处高速移动,从而提高了载流子的迁移率,而处于SnSe2处的电子由于没有杂质离子散射的影响迁移率也相应提高,4种不同掺杂类型异质结构的载流子迁移率分别为772.82、5 286.04、2 656.90 m2/(S·V)和17 724.60 m2/(S·V),光学透过率在80%以上。
透明导电薄膜 异质结构 第一性原理 载流子迁移率 transparent conductive oxide thin films heterostructures first principles carrier mobility 
硅酸盐学报
2023, 51(10): 2626
作者单位
摘要
四川大学电子信息学院,四川 成都 610065
针对硅基材料在1319 nm激光辐照下产生带外响应的问题,研究了硅材料中的本征点缺陷对响应特性的影响。根据第一性原理建立了晶胞模型,比较了几种典型点缺陷状态下硅材料的能级分布特性,在此基础上分析了本征点缺陷对硅材料光电响应特性的影响。结果表明:空位和自间隙原子两类缺陷都能够改变硅材料的能带结构和响应特性。532 nm激光辐照时,硅基光敏单元的输出饱和阈值明显降低。当辐照波长为1319 nm时,硅材料产生明显的带外响应,其中贡献最大的是四面体间隙缺陷。此时材料带隙消失,吸收系数高达50391 cm-1,折射率减小约25.99%,因此硅材料在1319 nm处的量子效率值最大,导致光电响应最为强烈,输出饱和阈值最小,为0.0015 W·cm-2
材料 单晶硅 光电响应 本征点缺陷 第一性原理 
光学学报
2023, 43(21): 2116002

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