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Si掺杂对Ga_(2)O_(3)/BP异质结光电性能调控的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 131-137页

作者：李佳宏郝增瑞薛瑞鑫阚红梅关玉琴内蒙古工业大学理学院呼和浩特010010

近年来,氧化镓(Ga_(2)O_(3))是新一代超宽禁带(4.9 eV)半导体,基于优越的热稳定和化学稳定性、高击穿场强和可见光透过率等优点,在日盲紫外探测器和透明光电器件领域中引起了广泛的关注.但是,Ga_(2)O_(3)基光电器件存在迁移率较低而限... 详细信息

近年来,氧化镓(Ga_(2)O_(3))是新一代超宽禁带(4.9 eV)半导体,基于优越的热稳定和化学稳定性、高击穿场强和可见光透过率等优点,在日盲紫外探测器和透明光电器件领域中引起了广泛的关注.但是,Ga_(2)O_(3)基光电器件存在迁移率较低而限制其应用的现象,而构建合适的Ga_(2)O_(3)异质结是改善光电探测器的光电性能的有效手段之一.基于第一性原理构建β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结模型,研究了氧空位(Vo)和Si掺杂对β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结光电性质的调控以及相关机理.结果显示:β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结结构有效降低β-Ga_(2)O_(3)功函数,提高灵敏度,Si掺杂降低结合能,增强稳定性;β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结有效减小带隙,Si掺杂以及氧空位的存在,进一步减小带隙,增强光导电性,并且Si掺杂引起了光电导各向异性.此结果对改善Ga_(2)O_(3)基异质结光电性能提供理论参考.

关键词： β-Ga_(2)O_(3)/BP异质结缺陷光电性质第一性原理

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锗锡浓度对硅锗锡合金性能影响的研究

原子与分子物理学报 2025年第5期42卷 163-174页

作者：顾永顺温淑敏内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

由于SiGeSn合金材料其具有高的载流子迁移率和较长的载流子寿命,并且其结构具有较高的热力学稳定性,所以在光电子领域中是一种具有非常大应用潜力的半导体材料.本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似GGA+U的方法,构建并计算了本征半导体... 详细信息

由于SiGeSn合金材料其具有高的载流子迁移率和较长的载流子寿命,并且其结构具有较高的热力学稳定性,所以在光电子领域中是一种具有非常大应用潜力的半导体材料.本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似GGA+U的方法,构建并计算了本征半导体Si_(96)与五组掺杂模型Si_(92)Ge_(2)Sn_(2)、Si_(88)Ge_(4)Sn_(4)、Si_(84)Ge_(6)Sn_(6)、Si_(80)Ge_(8)Sn_(8)、Si_(76)Ge_(10)Sn_(10)的电子结构及光学性质.通过对计算结果的分析可知,Ge,Sn的加入使得Si材料的带隙宽度减小,并且发生了由间接带隙向直接带隙的转变;Ge,Sn浓度最高的SiGeSn合金的形成能相对较高,稳定性相较于Ge,Sn含量低的材料较差;随着Ge,Sn掺杂浓度的提高,电子态密度图显示出越来越明显的杂化现象,并且态密度的峰值主要有Si原子的s轨道提供;Ge,Sn浓度的提高还使得SiGeSn合金的吸收系数在可见光及近红外区域内增加、反射率在可见光及以上波段范围内提高、折射率变低、消光系数曲线向红外区域移动等光学性质变化,表明可以通过调节Ge,Sn浓度来获得合适的光学特性,这为SiGeSn半导体在红外区域光电材料和器件的应用上提供了研究方向.

关键词： SiGeSn 电子特性光学性质

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基于改进YOLOv7的微生物细胞识别算法

现代电子技术 2025年第01期48卷 47-54页

作者：吕彦朋赵颖彤苏晓明刘占英内蒙古自治区发酵产业节能减排工程技术研究中心生物发酵绿色制造内蒙古自治区工程研究中心内蒙古工业大学数据科学与应用学院

针对传统及人工方法识别多种类、大量微生物细胞存在耗时长、准确率低等问题，文中提出一种改进YOLOv7的微生物细胞识别算法YOLOv7-PN。通过引入改进的路径聚合网络（PANet）提取和融合不同尺度的特征，以捕捉细胞图像中的多尺度信息，... 详细信息

针对传统及人工方法识别多种类、大量微生物细胞存在耗时长、准确率低等问题，文中提出一种改进YOLOv7的微生物细胞识别算法YOLOv7-PN。通过引入改进的路径聚合网络（PANet）提取和融合不同尺度的特征，以捕捉细胞图像中的多尺度信息，从而提高细胞的检测精度和鲁棒性；在骨干网络添加注意力模块（NAM），能够自适应地学习每个通道的权重，提高细胞的特征表示能力；将传统的IoU边界框损失函数替换为DIoU＿Loss，以考虑边界框之间的距离和重叠程度，能够更准确地衡量检测框的精度，从而提高细胞的定位准确性。实验结果表明，使用BCCD数据集进行评估时，文中算法在微生物细胞识别任务中取得了显著的提升，与基准算法YOLOv7相比，YOLOv7-PN的Precision值提高了1.46%、F1值提高了2.61%、Accuracy值提高了0.86%。实验结果验证了该算法的有效性和性能优势，为微生物学研究和医学诊断等领域的微生物细胞分析提供了有力支持。

关键词：微生物细胞 YOLOv7 YOLOv7-PN PANet NAM DIoU_Loss

压电弹性体中光滑顶点的正三角形孔边裂纹的反平面问题分析

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复合材料学报 2015年第2期32卷 601-607页

作者：王玮华郭俊宏邢永明内蒙古工业大学理学院力学系呼和浩特010051

通过构造新的保角映射,利用复变函数的方法,研究了含光滑顶点的正三角形孔边裂纹的横观各向同性的压电弹性体的反平面问题。在电可穿透和电不可穿透裂纹、孔周及裂纹面为自由表面的假设下,充分利用Cauchy积分公式和复变函数方法,得到了... 详细信息

通过构造新的保角映射,利用复变函数的方法,研究了含光滑顶点的正三角形孔边裂纹的横观各向同性的压电弹性体的反平面问题。在电可穿透和电不可穿透裂纹、孔周及裂纹面为自由表面的假设下,充分利用Cauchy积分公式和复变函数方法,得到了裂纹尖端的场强度因子和能量释放率的表达式。数值算例显示了在不同边界条件下裂纹的几何尺寸、机电载荷对能量释放率和机械应变能释放率的影响规律。结果表明:在电可通和电不可通边界条件下,裂纹长度和三角形边长的增加会导致能量释放率增加,机械载荷则总是促进裂纹的扩展。在电不可通边界条件下电位移可以促进或抑制裂纹的扩展,而在电可通边界条件下电位移对裂纹扩展没有影响。

关键词：压电材料光滑顶点的正三角形孔孔边裂纹复变函数法保角映射

ZnO高掺杂Ga的浓度对导电性能和红移效应影响的第一性原理研究

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物理学报 2010年第6期59卷 4156-4161页

作者：侯清玉赵春旺金永军关玉琴林琳李继军内蒙古工业大学理学院

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,在相同环境条件下建立了浓度不同的由Ga原子取代Zn原子的Zn1-xGaxO模型.对低温高掺杂Ga原子的Zn1-xGaxO半导体的能带结构、态密度和吸收光谱进行了计算.结果表明:Ga原子浓度... 详细信息

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,在相同环境条件下建立了浓度不同的由Ga原子取代Zn原子的Zn1-xGaxO模型.对低温高掺杂Ga原子的Zn1-xGaxO半导体的能带结构、态密度和吸收光谱进行了计算.结果表明:Ga原子浓度越大,进入导带的相对电子数越多,但是电子迁移率反而减小.通过对掺杂和未掺杂ZnO的电导率以及最小间隙带宽度分别进行了比较,发现ZnO半导体在高掺杂Ga原子的条件下,掺杂浓度越低导电性能越强;而当高掺杂Ga原子含量增加到一定程度时,最小间隙带随掺杂浓度增加而减小.同时还发现在高能区产生吸收光谱红移的现象.计算所得结果与实验中Zn1-xGaxO的原子Ga掺杂量x超过0.04的变化趋势一致.

关键词： ZnO高掺杂Ga 电导率红移第一性原理

平行板微通道中一类不可压缩微极性流体在高Zeta势下的时间周期电渗流

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物理学报 2024年第16期73卷 130-142页

作者：于欣如崔继峰陈小刚慕江勇乔煜然内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

在高Zeta势下,研究平行板微通道中一类不可压缩微极性流体的时间周期电渗流.在不使用DebyeHüickel线性近似条件下,利用有限差分法数值求解非线性Poisson-Boltzmann方程和不可压缩微极性流体的连续性方程、动量方程、角动量方程及本构方... 详细信息

在高Zeta势下,研究平行板微通道中一类不可压缩微极性流体的时间周期电渗流.在不使用DebyeHüickel线性近似条件下,利用有限差分法数值求解非线性Poisson-Boltzmann方程和不可压缩微极性流体的连续性方程、动量方程、角动量方程及本构方程,在低Zeta势下将所得结果与使用Debye-Hückel线性近似得到的解析解比较,证明本文数值方法是可行的;讨论高Zeta势下电动宽度m、电振荡频率Ω、微极性参数k1等无量纲参数对不可压缩微极性流体的速度和微旋转效应的影响.研究表明:1)随着Zeta势的增大,微极性流体的速度、微旋转、体积流量、微旋强度以及剪切应力增大,说明与低Zeta势相比,高Zeta势对微极性流体电渗流有显著的促进作用.2)在高Zeta势下,随着微极性参数的增大,微极性流体的速度减小,但是对微旋转效应呈现先增强后减弱的趋势.3)在高Zeta势下,当电振荡频率较低(小于1)时,电动宽度的增大促进微极性流体的流动,但抑制其微旋转;当电振荡频率较高(大于1)时,电动宽度的增大抑制微极性流体的流动及微旋转,但促进体积流量快速增大并趋于恒定.4)在高Zeta势下,当电振荡频率较低(小于1)时,微极性流体电渗流速度和微旋转随着电振荡频率的变化呈现明显的振荡变化趋势,但是速度和微旋转的峰值、体积流量及微旋强度均保持不变;当电振荡频率较高(大于1)时,随着电振荡频率的增大,微极性流体电渗流速度和微旋转的幅值减小,体积流量及微旋强度减小直至趋于零.5)在高Zeta势下,壁面剪切应力σ21及σ12的幅值随电动宽度的增大而增大;当电振荡频率较低(小于1)时,壁面剪切应力σ21与σ12不随电振荡频率的增大而变化,均取恒定值,且微极性参数的取值不影响壁面剪切应力σ21的幅值;当电振荡频率较高(大于1)时,壁面剪切应力σ21及σ12的幅值随电振荡频率的增大而减小,且壁面剪切应力σ21的幅值随着微极性参数的增大而减小,而壁面剪切应力σ12的振幅随着微极性参数的增大而线性减小.

关键词：微极性流体高 Zeta 势电渗流平行板微通道有限差分法

非线性柱形涂层复合介质有效的直流-交流电响应

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物理学报 2013年第5期62卷 375-383页

作者：李倩倩陈小刚包曙红郭军明翟丽丽内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

利用摄动展开方法,研究了由圆柱形带涂层杂质随机嵌入基质所形成的非线性复合介质在外加的带有不同频率和振幅的混合电场E0+E1sinωt+E3sin3ωt作用下有效的直流-交流电响应,分别推导了复合介质在杂质核、涂层及基质区域的电势分布,并... 详细信息

利用摄动展开方法,研究了由圆柱形带涂层杂质随机嵌入基质所形成的非线性复合介质在外加的带有不同频率和振幅的混合电场E0+E1sinωt+E3sin3ωt作用下有效的直流-交流电响应,分别推导了复合介质在杂质核、涂层及基质区域的电势分布,并在低杂质浓度下给出了复合介质有效的非线性响应及它们之间的关系.

关键词：非线性柱形涂层复合介质有效的非线性响应外加交直流电场

变截面微管道中高zeta势下幂律流体的旋转电渗滑移流动

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物理学报 2022年第13期71卷 239-250页

作者：张天鸽任美蓉崔继峰陈小刚王怡丹内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

本文研究高zeta势下具有Navier滑移边界条件的幂律流体,在变截面微管道中的垂向磁场作用下的旋转电渗流动.在不使用Debye–Hückel线性近似条件时,利用有限差分法数值计算外加磁场的旋转电渗流的电势分布和速度分布.当行为指数n=1时得... 详细信息

本文研究高zeta势下具有Navier滑移边界条件的幂律流体,在变截面微管道中的垂向磁场作用下的旋转电渗流动.在不使用Debye–Hückel线性近似条件时,利用有限差分法数值计算外加磁场的旋转电渗流的电势分布和速度分布.当行为指数n=1时得到的流体为牛顿流体,将本文的分析结果与Debye–Hückel线性近似所得解析近似解作比较,证明本文数值方法的可行性.除此之外,还详细讨论行为指数n、哈特曼数Ha、旋转角速度Ω、电动宽度K及滑移参数β对速度分布的影响,得到当哈特曼数Ha>1时,速度随着哈特曼数Ha的增加而减小;但当哈特曼数Ha<1时,x方向速度u的大小随着Ha的增加而增加.

关键词：高zeta势 Navier滑移边界条件电磁流体力学有限差分法

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(Al,Ga,In)和2N择优位向重共掺对ZnO导电性能影响的研究

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物理学报 2014年第5期63卷 323-331页

作者：侯清玉刘全龙赵春旺赵二俊内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

目前,虽然Zn1-xT Mx O1-y Ny(TM=Al,Ga,In)p型掺杂的理论计算研究已有报道,但是,掺杂均是随机的,没有考虑ZnO的非对称性进行择优位向掺杂.因此,本研究采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建TM:N=1:2比例择优... 详细信息

目前,虽然Zn1-xT Mx O1-y Ny(TM=Al,Ga,In)p型掺杂的理论计算研究已有报道,但是,掺杂均是随机的,没有考虑ZnO的非对称性进行择优位向掺杂.因此,本研究采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建TM:N=1:2比例择优位向共掺,共设六种不同的Zn1-xT Mx O1-y Ny(TM=Al,Ga,In.x=0.03125,y=0.0625)超胞模型,并分别进行几何结构优化、态密度分布和能带结构分布的计算.结果表明,重掺杂条件下,择优位向共掺后,同类择优位向共掺的体系中,TM-N沿c轴方向成键体系的电导率大于垂直于c轴方向成键体系的电导率.不同类TM-N沿c轴方向成键共掺的体系中,In-N沿c轴方向成键共掺时ZnO的电导率最强,电离能最小,Bohr半径最大,In-N沿c轴方向成键共掺对ZnO p型导电更有利.因此,TM:N=1:2比例择优位向共掺,对设计和制备导电性能更强的ZnO功能材料具有一定的理论指导作用.

关键词： (Al,Ga,In)和2N重共掺ZnO 择优位向导电性能第一性原理