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ZnO(110)单层膜对O的自吸附及其电子结构的研究

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人工晶体学报 2019年第5期48卷 840-845页

作者：余小英李凡生房慧王如志广西民族师范学院物理与电子工程学院崇左532200 北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

基于密度泛函理论方法研究分析了一种Zn顶位吸附O的ZnO(110)-O二维膜材料的结构、结合性质、磁性质、电子结构和光吸收性质。结果表明,ZnO(110)二维膜经过O吸附之后,Zn-O键长分别增大到0.1992nm和0.1973nm,Zn-O链之间的距离减小到0.5628... 详细信息

基于密度泛函理论方法研究分析了一种Zn顶位吸附O的ZnO(110)-O二维膜材料的结构、结合性质、磁性质、电子结构和光吸收性质。结果表明,ZnO(110)二维膜经过O吸附之后,Zn-O键长分别增大到0.1992nm和0.1973nm,Zn-O链之间的距离减小到0.5628nm,O-Zn-O键角度为108.044°,ZnO(110)膜Zn顶位对O原子的吸附为倾斜的吸附。经过Zn顶位O的吸附,ZnO(110)二维膜内原子间离子性结合性增强,吸附的O与Zn也形成偏离子性结合键,Zn顶位吸附O原子之后能量有所降低,吸附体系为反铁磁性材料。O吸附的ZnO(110)-O二维膜为间接带隙型材料,带隙宽度为0.565eV。材料中的p电子对费米能处态密度贡献较多。ZnO(110)-O二维膜最高吸收峰位于156nm,吸收率为67181光吸收单位,其在445nm以上具有宽的强吸收带。

关键词： ZnO (110)膜吸附

同价Mg置换对ZnO基氧化物电子结构与电性能的影响

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高压物理学报 2015年第2期29卷 129-135页

作者：余小英李凡生张飞鹏房慧路清梅张忻广西民族师范学院物理与电子工程系广西崇左532200 北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124 河南城建学院数理学院河南平顶山467036

采用密度泛函理论平面波超软赝势广义梯度近似方法,系统研究了Mg置换的ZnO基氧化物的晶格结构和电子结构,在此基础上分析了置换氧化物的电学性能。计算分析结果表明:Mg置换后的ZnO基氧化物其晶格减小,仍为直接带隙材料,带宽1.2eV。Mg掺... 详细信息

采用密度泛函理论平面波超软赝势广义梯度近似方法,系统研究了Mg置换的ZnO基氧化物的晶格结构和电子结构,在此基础上分析了置换氧化物的电学性能。计算分析结果表明:Mg置换后的ZnO基氧化物其晶格减小,仍为直接带隙材料,带宽1.2eV。Mg掺杂ZnO体系主要在-40eV能量附近产生新的能带。费米能级附近的能带主要由Mg p、Zn p、Zn d、Op、Mg s、Zn s、Os电子形成,且这些能带之间存在着强相互作用。Zn p、Zn d、O p电子形成的能级上的载流子在外场作用下首先迁移至Mg s电子形成的能级,形成电输运过程。置换体系费米能级附近的载流子有效质量、态密度和载流子浓度都大大提高;Mg置换有利于ZnO材料体系电导率的提高。

关键词： ZnO基氧化物 Mg置换电子结构电性能

氧空位对ZnO基(110)二维膜材料电子结构的影响研究

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原子与分子物理学报 2019年第6期36卷 1045-1051页

作者：李凡生余小英房慧黄灿胜王如志广西民族师范学院物理与电子工程学院崇左532200 北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

在密度泛函理论方法的基础上,系统研究了本征氧化锌和氧空位氧化锌的(110)二维膜材料的形成和电子结构性质.计算分析结果表明,ZnO的本征(110)二维膜比氧空位的(110)二维膜稳定性高,ZnO的(110)二维膜有失去氧的倾向.本征ZnO的(110)膜为... 详细信息

在密度泛函理论方法的基础上,系统研究了本征氧化锌和氧空位氧化锌的(110)二维膜材料的形成和电子结构性质.计算分析结果表明,ZnO的本征(110)二维膜比氧空位的(110)二维膜稳定性高,ZnO的(110)二维膜有失去氧的倾向.本征ZnO的(110)膜为直接带隙型材料,带隙宽度为2.3 eV,氧空位(110)膜为间接带隙型材料,带隙宽度为1.877 eV.氧空位的(110)膜导带向下移动,并且导带中的能级简并化.氧空位(110)膜材料的导带底能级有2个能谷,分别位于1.877 eV和1.88 eV,这些位置的能级有效质量比本征膜大幅度增大,这些位置的电子速度普遍较低.ZnO的(110)膜产生氧空位之后,Zn的s电子参与形成其价带顶能级.氧空位(110)膜材料中Zn-O键的混合型结合倾向增大.

关键词： ZnO 二维膜氧空位电子结构

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强电场对NiO电子结构性质的影响

量子电子学报 2017年第1期34卷 106-112页

作者：李凡生余小英彭金云房慧张飞鹏张忻广西民族师范学院物理与电子工程系广西崇左532200 广西民族师范学院化学与生物工程系广西崇左532200 河南城建学院数理学院建筑光伏一体化河南省工程实验室河南平顶山467036 北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124

基于平面波密度泛函理论研究了电场强度为10 ***^(-1)下立方结构氧化镍的电子结构性质。结果表明:立方相氧化镍在电场强度10 ***^(-1)下呈现导体的能带结构,价带上移到导带,态密度谱图在多个能量取得最值,局域化效应增强,费米能级附近... 详细信息

基于平面波密度泛函理论研究了电场强度为10 ***^(-1)下立方结构氧化镍的电子结构性质。结果表明:立方相氧化镍在电场强度10 ***^(-1)下呈现导体的能带结构,价带上移到导带,态密度谱图在多个能量取得最值,局域化效应增强,费米能级附近的态密度增大为原系统的2倍多。费米能级上的载流子浓度由4 e/eV增大到15 e/eV,这源于Op、Nis、Nid态对费米面的贡献。强电场下的电子在不同量子状态之间显示了明显的转移,介电函数计算表明强电场下体系在0.32 eV附近具有最大的吸收,吸收峰峰值66.89。强电场明显调控了NiO的电学、光学和场致光吸收性能。

关键词：光电子学立方氧化镍强电场电子结构

Ni_3V_2O_8电子结构及光学性质的理论研究

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稀有金属与硬质合金 2016年第3期44卷 42-46页

作者：周传仓张飞鹏路清梅张忻丽水学院理学院浙江丽水323000 河南城建学院数理学院河南平顶山467036 北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法在广义梯度近似下计算了Ni_3V_2O_8的能带结构、电子态密度及其光学性质。计算结果表明,Ni_3V_2O_8存在宽度为1.0eV的间接带隙,其费米能级附近电子有弱迁移性;费米能级附近主要为Ni d... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法在广义梯度近似下计算了Ni_3V_2O_8的能带结构、电子态密度及其光学性质。计算结果表明,Ni_3V_2O_8存在宽度为1.0eV的间接带隙,其费米能级附近电子有弱迁移性;费米能级附近主要为Ni d、Vd和Op轨道形成的能带,且轨道之间有较强的杂化作用。当入射光能量为2.16eV时,电子将从价带顶的Nid轨道跃迁至导带底的Op轨道;当入射光能量为3.14eV时,电子则从价带中的Vd轨道跃迁至导带中的Op轨道。Ni_3V_2O_8的吸收光谱在7.26eV处出现最强吸收峰,光学带隙为3.47eV。

关键词： Ni3V2O8 电子结构光学性质密度泛函理论平面波超软赝势法广义梯度近似

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Ca掺杂对ZnO氧化物热学性能的影响

原子与分子物理学报 2015年第4期32卷 675-680页

作者：余小英张飞鹏房慧张忻张久兴广西民族师范学院物理与电子工程系崇左532200 河南城建学院数理学院平顶山467036 北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124

在密度泛函理论和线性响应的密度泛函微扰理论基础上的第一性原理计算的方法研究了Ca掺杂对纤锌矿结构氧化物Zn O热学参数和热学性能的影响.研究结果表明,Ca掺杂Zn O氧化物晶格a,b,c轴均有所增大;在计算温度区间,纯的Zn O和Ca掺杂的Zn ... 详细信息

在密度泛函理论和线性响应的密度泛函微扰理论基础上的第一性原理计算的方法研究了Ca掺杂对纤锌矿结构氧化物Zn O热学参数和热学性能的影响.研究结果表明,Ca掺杂Zn O氧化物晶格a,b,c轴均有所增大;在计算温度区间,纯的Zn O和Ca掺杂的Zn O的晶格热容均随温度升高不断增大;Ca掺杂的Zn O具有较高的晶格热容;纯的Zn O和Ca掺杂的Zn O的晶格热容在最高温度900K分别达到***-1K-1和31.7 ***-1K-1.纯的Zn O和Ca掺杂的Zn O的德拜温度θD均随温度升高不断增大,Ca掺杂的Zn O的德拜温度θD均高于纯的Zn ***掺杂在Zn O中引入了新的振动模式.Ca掺杂Zn O氧化物应该具有较高的晶格热导率.

关键词： ZnO Ca掺杂热学性能

Zn空位缺陷ZnS的电子状态、磁性质与光学性质研究

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量子电子学报 2018年第4期35卷 507-512页

作者：韦树贡房慧王如志李凡生黄灿胜郝五零孙毅广西民族师范学院物理与电子工程学院广西崇左532200 北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 云南师范大学数学学院云南昆明650500 昌吉学院物理系新疆昌吉831100

基于密度泛函理论第一性原理,研究了Zn空位缺陷对ZnS半导体材料电子状态、磁性质和光学性质的影响.结果表明Zn空位缺陷浓度为6.25%时,ZnS半导体材料仍呈直接带隙型能带结构,带隙较本征ZnS半导体增大了6.4%,达到2.19 eV.缺陷体系s态、p... 详细信息

基于密度泛函理论第一性原理,研究了Zn空位缺陷对ZnS半导体材料电子状态、磁性质和光学性质的影响.结果表明Zn空位缺陷浓度为6.25%时,ZnS半导体材料仍呈直接带隙型能带结构,带隙较本征ZnS半导体增大了6.4%,达到2.19 eV.缺陷体系s态、p态电子主要在距离费米能量较近的区域产生能带,数量较少;Znd态电子主要在距离费米能量较远的区域产生能带.Zn空位缺陷对ZnS半导体材料是一种空穴型掺杂,Zn空位会增加ZnS的空穴型载流子浓度.其价带空穴具有较大有效质量,导带电子具有较小有效质量,Zn空位缺陷ZnS不显示磁性.Zn空位缺陷ZnS半导体材料210 nm附近介电吸收峰强度降低,170 nm附近介电吸收峰消失,100 nm波长附近出现了较弱的介电吸收峰.

关键词：材料 ZnS Zn空位缺陷磁性光学性质

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Li掺杂ZnO的电子结构与电性能的研究

分子科学学报 2015年第3期31卷 233-238页

作者：张飞鹏房慧张忻路清梅张久兴河南城建学院数理学院河南平顶山467036 北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124 广西民族师范学院物理与电子工程系广西崇左532200

采用密度泛函理论平面波超软赝势方法研究了p型Li掺杂的纤锌矿结构ZnO的能带结构、态密度和电荷分布,并分析了Li掺杂ZnO的电输运性能.结果表明,Li掺杂ZnO具有1.6eV的直接带隙,且为p型半导体,体系费米能级附近的态密度大大提高,在导带和... 详细信息

采用密度泛函理论平面波超软赝势方法研究了p型Li掺杂的纤锌矿结构ZnO的能带结构、态密度和电荷分布,并分析了Li掺杂ZnO的电输运性能.结果表明,Li掺杂ZnO具有1.6eV的直接带隙,且为p型半导体,体系费米能级附近的态密度大大提高,在导带和价带中都出现了由Li电子能级形成的能带,其费米能级附近的能带主要由Li的s态、Zn的p态、Zn的d态和O的p态电子构成,且他们之间存在着强相互作用.电输运参数和电输运性能分析结果表明,Li掺杂的ZnO氧化物价带和导带中的载流子有效质量均较大;其载流子输运主要由Li的s态、Zn的p态和O的p态电子完成;Li掺杂有望改善ZnO的电输运性能.

关键词： ZnO Li掺杂电子结构电性能

氧化锌的高压电子结构、光学性质与电性能的理论研究

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高压物理学报 2016年第2期30卷 101-108页

作者：李凡生余小英张飞鹏彭金云房慧张忻广西民族师范学院物理与电子工程系广西崇左532200 河南城建学院数理学院河南平顶山467036 广西民族师范学院化学与生物工程系广西崇左532200 北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124

基于密度泛函理论从头计算法,研究了500GPa外压力条件下纤锌矿结构ZnO氧化物的晶格结构、电子结构、光学性质和导电性能。计算分析结果表明,在500GPa外压力下,ZnO氧化物的晶格对称性保持不变,晶格参数减小,Zn—O键长和O—Zn—O键角均减... 详细信息

基于密度泛函理论从头计算法,研究了500GPa外压力条件下纤锌矿结构ZnO氧化物的晶格结构、电子结构、光学性质和导电性能。计算分析结果表明,在500GPa外压力下,ZnO氧化物的晶格对称性保持不变,晶格参数减小,Zn—O键长和O—Zn—O键角均减小,但不同方向上材料的可压缩性不同;ZnO氧化物的带隙类型仍为直接带隙,其宽度增加到1.65eV;费米能级附近的能级数量减少,态密度降低,电子在不同能量区域的局域化趋势明显;ZnO氧化物的光吸收向高能量范围扩展,低能量光学吸收降低,高能量光吸收增强。分析结果表明,500GPa的外压力下,ZnO氧化物费米能级附近的载流子浓度、有效质量和迁移速率均降低,其电性能降低。

关键词： ZnO氧化物高压效应光学性质电性能