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新型SiAsP二维Janus材料电子结构和光吸收性质的第一性原理研究

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功能材料 2022年第9期53卷 9141-9146页

作者：岳子豪张会沈阳大学机械工程学院沈阳110044 沈阳大学师范学院沈阳110044

基于密度泛函理论的第一性原理计算,通过对最新报道出的二维材料单层SiP_(2)进行原子替换,预测出单层SiAs_(2),α-SiAsP,β-SiAsP 3种新型二维材料,并对3种材料的晶体结构、稳定性、电子能带结构和光学性质进行分析验证。通过静电势计... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理计算,通过对最新报道出的二维材料单层SiP_(2)进行原子替换,预测出单层SiAs_(2),α-SiAsP,β-SiAsP 3种新型二维材料,并对3种材料的晶体结构、稳定性、电子能带结构和光学性质进行分析验证。通过静电势计算验证出3种材料在与平面垂直的方向具有非对称性,是Janus材料;声子谱计算结构表明3种材料具有良好的结构稳定性;电子结构计算结果表明上述材料为间接带隙半导体,带隙大小分别为2.21,2.43,1.76 eV;吸收光谱计算结果表明3种材料可以有效地吸收可见光和紫外光,其中β-SiAsP甚至可以吸收近红外光。因此,预测出单层SiAs2,α-SiAsP和β-SiAsP二维Janus材料在光学和电子领域具有一定的应用前景。

关键词：第一性原理计算二维Janus材料声子色散曲线电子结构光吸收

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基于光吸收的开齿润滑油膜非接触检测研究

激光技术 2023年

作者：杨冰陈鹏杨珏刘豪倪辰荫南京理工大学长江三峡通航管理局

为了解决涂覆于金属基底材料上的润滑油膜非接触无损检测问题，采用全光学方法，基于本征光吸收原理对相关问题进行了研究。以大型开式齿轮润滑油膜为例，具体地，基于润滑油膜本征光吸收谱，确定了检测使用的最优照明光波长；然后检测... 详细信息

为了解决涂覆于金属基底材料上的润滑油膜非接触无损检测问题，采用全光学方法，基于本征光吸收原理对相关问题进行了研究。以大型开式齿轮润滑油膜为例，具体地，基于润滑油膜本征光吸收谱，确定了检测使用的最优照明光波长；然后检测并分析了金属基底上不同厚度油膜的图像，建立了油膜厚度与图像灰度的对应关系。在此基础上，搭建检测装置，分别使用针对最优波长光进行优化的光源和CCD 作为照明装置和采集装置，进行图像采集实验，对提出技术的探测能力进行了验证。结果表明，该方法可为大型开齿润滑油膜状态监测提供技术支持，也可为其他固体附着油膜厚度的检测提供可行的技术参考。

关键词：测量与计量光吸收油膜厚度检测金属基底

多功能多元稀土六硼化物La_(1–x)Sr_(x)B_(6)光吸收及热电子发射机理

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物理学报 2021年第21期70卷 121-130页

作者：张红艳包黎红潮洛蒙赵凤岐刘子忠内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古科技大学理学院包头014010 内蒙古师范大学化学与环境科学学院呼和浩特010022

系统研究了多功能多元稀土六硼化物La_(1–x)Sr_(x)B_(6)纳米粉末的光吸收及多晶块体的热电子发射性能.纳米粉体光吸收结果表明,多元稀土六硼化物La_(1–x)Sr_(x)B_(6)透射光波长从591 nm至658 nm连续可调.多晶块体热电子发射结果表明,... 详细信息

系统研究了多功能多元稀土六硼化物La_(1–x)Sr_(x)B_(6)纳米粉末的光吸收及多晶块体的热电子发射性能.纳米粉体光吸收结果表明,多元稀土六硼化物La_(1–x)Sr_(x)B_(6)透射光波长从591 nm至658 nm连续可调.多晶块体热电子发射结果表明,外加电压2000 V,阴极温度为1773 K时,热电子发射电流密度从2.3 A/cm^(2)线性增大至19.36 A/cm^(2)表现出了热发射性能增强效果.因此,多元稀土六硼化物La_(1–x)Sr_(x)B_(6)为一种多功能材料,在光吸收材料及热阴极材料领域具有潜在的应用前景.此外,为了揭示上述光吸收及热发射机理,采用第一性原理系统计算体等离子共振频率能量和费米能级变化规律.

关键词：纳米LaB_(6) 光吸收热电子发射

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等离激元增强的石墨烯光吸收

物理学报 2020年第6期69卷 222-227页

作者：赵承祥郄媛余耀马荣荣秦俊飞刘彦山西师范大学现代文理学院临汾041000 山西师范大学物理与信息工程学院临汾041004 南京信息工程大学滨江学院无锡214105

石墨烯中等离激元具有特殊的光电性质,其和入射光的强烈耦合可以引起光吸收的增强.本文基于时域有限差分法和多体自洽场理论研究了等离激元对处于光学谐振腔中的石墨烯光吸收的影响.由于石墨烯中等离激元与入射光动量和能量不匹配而不... 详细信息

石墨烯中等离激元具有特殊的光电性质,其和入射光的强烈耦合可以引起光吸收的增强.本文基于时域有限差分法和多体自洽场理论研究了等离激元对处于光学谐振腔中的石墨烯光吸收的影响.由于石墨烯中等离激元与入射光动量和能量不匹配而不能直接相互作用,因此石墨烯上施加了金属光栅结构.研究发现光栅结构能够对入射光进行动量补偿并且能够引起其下石墨烯中的电场强度产生很大程度增强,从而导致在该石墨烯结构中太赫兹等离激元和入射光发生强烈耦合而产生太赫兹等离极化激元,同时引起石墨烯光吸收的增强.希望本文能够加深对石墨烯光电特性的理解以及可以为基于石墨烯的太赫兹光电装置提供一定的理论依据.

关键词：石墨烯等离激元光吸收等离极化激元

多元纳米稀土六硼化物Nd1-xEuxB6粉末的制备及光吸收研究

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物理学报 2021年第3期70卷 191-198页

作者：潘晓剑包黎红宁军赵凤岐朝洛蒙刘子忠内蒙古师范大学物理与电子信息学院呼和浩特010022 内蒙古科技大学理学院包头014010 内蒙古师范大学化学与环境科学学院呼和浩特010022

在真空环境中采用固相烧结法成功制备出了多元稀土六硼化物Nd1-xEuxB6纳米粉末.系统研究了Eu掺杂对纳米NdB6物相、形貌及光吸收性能的影响规律.结果表明,所有合成的纳米粉末物相均为单相的CsCl型晶体结构,具有立方形貌,平均晶粒尺度为30... 详细信息

在真空环境中采用固相烧结法成功制备出了多元稀土六硼化物Nd1-xEuxB6纳米粉末.系统研究了Eu掺杂对纳米NdB6物相、形貌及光吸收性能的影响规律.结果表明,所有合成的纳米粉末物相均为单相的CsCl型晶体结构,具有立方形貌,平均晶粒尺度为30 nm.光吸收实验结果表明,随着Eu掺杂量的增加,纳米NdB6透射光波长从629 nm红移至1000 nm以上,表现出了透射光波长的可调特性.此外,NdB6和EuB6同步辐射吸收图谱表明,Nd和Eu原子分别以Nd^3+和Eu^2+形式存在于纳米NdB6和EuB6中,充分说明了Eu掺杂使NdB6传导电子数量减少,从而导致其等离子共振频率能量的降低.采用第一性原理计算了NdB6和EuB6的能带结构、态密度、介电函数以及等离子共振频率能量,从而定性解释了Eu掺杂使NdB6透射光波长红移的特性.

关键词：稀土六硼化物纳米材料光吸收

Au@碳球复合结构中Au颗粒位置调控光吸收

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计算物理 2021年第6期38卷 735-741页

作者：孙杰程仁寨李云房洪杰汪洪波陈小龙烟台南山学院工学院材料系山东龙口265713 山东南山铝业股份有限公司铝材公司山东龙口265713 山东广播电视大学理工学院山东济南250010

采用时域有限差分(FDTD)法研究Au纳米颗粒@碳球(AuNPs@CS)复合结构的光吸收控制。发现Au纳米颗粒@碳球复合结构中Au颗粒的位置可以控制复合结构光吸收。模型计算中选取两粒Au纳米颗粒以最佳深度(0 nm)嵌入碳球表面。当两粒Au颗粒球心与... 详细信息

采用时域有限差分(FDTD)法研究Au纳米颗粒@碳球(AuNPs@CS)复合结构的光吸收控制。发现Au纳米颗粒@碳球复合结构中Au颗粒的位置可以控制复合结构光吸收。模型计算中选取两粒Au纳米颗粒以最佳深度(0 nm)嵌入碳球表面。当两粒Au颗粒球心与碳球球心夹角为22.5°和45°时,复合结构光吸收较单一碳球光吸收明显增强;当夹角为315°、270°、180°、90°时,光吸收增量逐渐减小;当夹角为337.5°时,光吸收量低于单一碳球。这一结果主要归因于Au纳米颗粒位置变化可引起表面等离子体光强度和光散射方向的变化。改变碳球表面Au纳米颗粒的数量和位置,可以进一步调节AuNPs@CS复合结构的光吸收。

关键词：表面等离子激元时域有限差分法 Au纳米颗粒碳球光吸收

空位缺陷对β-AgVO_3电子结构和光吸收性能的影响

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物理学报 2017年第15期66卷 231-238页

作者：任超李秀燕落全伟刘瑞萍杨致徐利春太原理工大学物理与光电工程学院晋中030600

基于密度泛函的第一性原理研究了Ag空位、O空位和Ag-O双空位对β-AgVO_3的电子结构及光学性质的影响.采用广义梯度近似平面波超软赝势GGA+U方法,对不同缺陷体系的形成能、能带结构、电子态密度、差分电荷密度和吸收光谱进行了计算和分析... 详细信息

基于密度泛函的第一性原理研究了Ag空位、O空位和Ag-O双空位对β-AgVO_3的电子结构及光学性质的影响.采用广义梯度近似平面波超软赝势GGA+U方法,对不同缺陷体系的形成能、能带结构、电子态密度、差分电荷密度和吸收光谱进行了计算和分析.通过比较不同Ag空位和O空位的形成能,确定了β-AgVO_3中主要形成Ag3空位和O1空位,并且Ag空位较O空位更容易形成.Ag3空位和O1空位的存在都使得β-AgVO_3带隙有一定程度的减小;Ag3空位使β-AgVO_3呈现p-型半导体性质,而O1空位和Ag3-O1双空位使β-AgVO_3呈现n-型半导体性质.Ag3和O1空位对晶体在可见光范围内的光吸收影响较小.

关键词： β-AgVO3 密度泛函理论电子结构光吸收

抛物势InGaN/GaN核壳量子点中电子的带内跃迁光吸收

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抛物势InGaN/GaN核壳量子点中电子的带内跃迁光吸收

作者：魏天枝内蒙古大学

学位级别：硕士

本文采用有限差分法和密度矩阵原理研究了抛物势InGaN/GaN核壳量子点（CSQD）和GaN/InGaN反核壳量子点（ICSQD）两种结构中电子的带内跃迁光吸收,详细讨论了无杂质和有杂质存在两种情形下的尺寸和混晶效应,并对两种结构的研究结果进行... 详细信息

本文采用有限差分法和密度矩阵原理研究了抛物势InGaN/GaN核壳量子点（CSQD）和GaN/InGaN反核壳量子点（ICSQD）两种结构中电子的带内跃迁光吸收,详细讨论了无杂质和有杂质存在两种情形下的尺寸和混晶效应,并对两种结构的研究结果进行了分析和比较.InGaN/GaN CSQD中带内跃迁光吸收的计算结果表明:随着核半径的增加,光吸收系数的吸收峰位均呈现明显的先蓝移后红移的现象,总光吸收系数的峰值先增大后减小,而总折射率变化的峰值先减小后增大;有杂质存在时,吸收峰位的蓝移（红移）量明显增大,且杂质对总光吸收系数和折射率变化的峰值也有显著的影响.随着壳层厚度的增加和组分的减小,光吸收系数的吸收峰位均发生红移,总光吸收系数的峰值减小,总折射率变化的峰值增大;有杂质存在时,吸收光谱对壳层厚度（组分）的依赖性减小（增大）,即红移量显著减小（增大）,且总光吸收系数的峰值增大,总折射率变化的峰值减小.随着入射光强的减小和弛豫时间的增大,总光吸收系数的峰值增大,当入射光强和弛豫时间足够大时,吸收峰出现饱和吸收现象,并发生劈裂,且有杂质存在时达到饱和吸收的入射光强和弛豫时间更大.GaN/InGaN ICSQD中带内跃迁光吸收的计算结果表明:随着核半径和壳层厚度的增加,光吸收系数的吸收峰位均发生红移现象,总光吸收系数的峰值减小,总折射率变化的峰值增大;有杂质存在时,吸收峰位的红移量明显增大,且杂质对总光吸收系数和折射率变化的峰值也有显著的影响.随着组分的增加,光吸收系数的吸收峰位呈现蓝移现象,线性、非线性和总光吸收系数及折射率变化的峰值均增大;且杂质存在时,蓝移量明显增大,总光吸收系数峰值减小,总折射率变化峰值增大.总光吸收系数的峰值对入射光强和弛豫时间也有很强的依赖性,当入射光强和弛豫时间超过某一值时,吸收峰发生劈裂,且发现杂质的引入对结果影响较小.比较两种结构的计算结果可以发现:相较于GaN/InGaN ICSQD,InGaN/GaN CSQD可以吸收频率更高的光子,而ICSQD结构对入射光强和弛豫时间更为敏感.引入杂质可以使两种结构的吸收光谱均向高能方向移动,且可以明显拓宽InGaN/GaN CSQD的吸收谱范围,但对GaN/InGaN ICSQD的影响相对较小.研究结果可为GaN基量子点相关实验设计和器件制备提供理论指导.

关键词：抛物势核壳量子点光吸收尺寸效应混晶效应

第一性原理研究O和S掺杂的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)_6量子点电子结构和光吸收性质

同方学位论文库评论

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物理学报 2017年第18期66卷 199-209页

作者：翟顺成郭平郑继明赵普举索兵兵万云西北大学物理学院西安710069 西北大学光子学与光子技术研究所西安710069 西北大学现代物理研究所西安710069

利用密度泛函和含时密度泛函理论研究了氧(O)和硫(S)原子掺杂的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)_6量子点的几何、电子结构和紫外-可见光吸收性质.结果表明:掺杂后(g-C_3N_4)_6量子点杂质原子周围的C-N键长发生了一定的改变,最高电子占据分子轨道... 详细信息

利用密度泛函和含时密度泛函理论研究了氧(O)和硫(S)原子掺杂的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)_6量子点的几何、电子结构和紫外-可见光吸收性质.结果表明:掺杂后(g-C_3N_4)_6量子点杂质原子周围的C-N键长发生了一定的改变,最高电子占据分子轨道-最低电子未占据分子轨道(HOMO-LUMO)能隙显著减小.形成能的计算表明O原子取代掺杂的(g-C_3N_4)_6量子点体系更稳定,且O原子更易取代N3位点,而S原子更易取代N8位点.模拟的紫外-可见电子吸收光谱表明,O和S原子的掺杂改善了(g-C_3N_4)_6量子点的光吸收,使其吸收范围覆盖了整个可见光区域,甚至扩展到了红外区.而且适当的杂质浓度使(g-C_3N_4)_6量子点光吸收在强度和范围上都得到明显改善.通过O和S掺杂的比较,发现二者在可见光区对(g-C_3N_4)_6量子点的光吸收有相似的影响,然而在长波长区域二者的影响有明显差异.总体而言,O掺杂要优于S掺杂对(g-C_3N_4)_6量子点光吸收的影响.

关键词： (g-C3N4)6量子点能隙掺杂光吸收