摘要：阐述应力对二维过渡金属硫族化合物光学性质的调控效应,分析晶格畸变对其的影响,以及应力引起的晶格畸变和相应的光学性质变化,为设计和制备特定光学性能的二维材料提供指导。

摘要：半导体中金-半接触时界面处的能带弯曲形成肖特基势垒。为了获取高性能微纳电子或光子器件,必须对接触处势垒高度和接触类型进行调控。文章采用密度泛函理论研究了graphene/GaN异质结的界面行为、金-半接触类型以及光学性质。研究发现,异质结中的graphene和GaN保留了各自的本征电子性质,在界面处形成肖特基接触。通过有效调控层间距、graphene/GaN异质结中肖特基势垒以及肖特基势垒类型,可实现肖特基势垒由p型向n型转变,极大地提高光吸收强度,证实了graphene/GaN异质结中肖特基接触能进行有效调控,为设计高性能微纳电子器件提供参考。

摘要：通过应变调控二维材料的电学性质和光学性质是设计新型二维电子和光电子器件的重要环节,也是后摩尔时代薄膜器件设计中的关键技术.薄膜CrI_(3)具有铁磁和层间反铁磁的独特性质,但是关于应变调制其电学性质和光学性质的研究未见报道.本文采用高精度杂化密度泛函理论研究了面内单双轴应变对单层CrI_(3)载流子迁移率和介电函数的调控规律,研究结果与已有的实验和理论值符合较好.计算发现:单层CrI_(3)载流子迁移率非常小,均在10 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)以内;与拉伸应变相比,双轴压缩应变可以显著提升迁移率;当双轴压缩应变量增至8%时,沿锯齿方向电子迁移率增至174 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),达到了MoS_(2)水平.可见光区介电函数虚部x(y)方向Ⅰ号吸收峰强度随双轴拉伸应变量增加明显增强,而z方向几乎没有变化;可见光区x(y)和z方向的介电函数虚部曲线开始攀升的起点对应的光子能量均随双轴压缩应变量增加明显减小,且所有吸收峰呈现明显的红移.结果表明,应变可以明显提升单层CrI_(3)的电荷输运性能和可见光区的光学性能.

摘要：本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了不同Al掺杂浓度β-Ga_(2)O_(3)(即Al_(x)Ga_(1-x)_(2)O_(3))的晶体结构、电荷密度分布、能带结构、态密度和光学性质,并对本征β-Ga_(2)O_(3)和不同Al掺杂浓度的β-Ga_(2)O_(3)的计算结果进行了分析对比。结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)的晶格常数和键长均单调减小,而带隙逐渐增大。β-Ga_(2)O_(3)导带底上方存在主要由Ga 4s和Al 3p轨道组成的中间带,Al掺杂在此中间带引入杂质能级,从而导致带隙增加。同时,Al的引入使态密度向高能侧偏移了近3 eV,也导致了带隙的增加。根据光学性质的计算结果,在掺杂Al后,介电函数的虚部和吸收系数均观察到明显的蓝移现象。这是由价带顶中的O 2p态和导带底中的Ga 4s态之间的跃迁产生的。并且,随着Al掺杂浓度的增加,蓝移现象加剧。本文研究可为基于Al_(x)Ga_(1-x)_(2)O_(3)光电器件的设计提供思路和理论指导。

摘要：基于密度泛函理论的第一性原理对二维拓扑相1T′-MoS_(2)和2M-MoS_(2)的电子结构、有效质量和光学性质进行研究,并将其与二维H-MoS_(2)进行对比分析.研究表明,电子有效质量大小关系为:2M-MoS_(2)<T′-MoS_(2)<H-MoS_(2),空穴有效质量大小关系为:T′-MoS_(2)<2M-MoS_(2)<H-MoS_(2),但2M-MoS_(2)的空穴有效质量和T′-MoS_(2)相差不大,二者均适用于高性能电子器件.由于拓扑相1T′-MoS_(2)和2M-MoS_(2)均存在能带反转,导致带间相关性以及导带和价带的波函数重叠增强,进而光电流响应增强,二者的光学性质均优于H-MoS_(2).2M-MoS_(2)具有较大的吸收系数和光电导率,2M-MoS_(2)对红外光和紫外光有着优良的吸收性质,T′-MoS_(2)在可见光波段和紫外光的波段有较大的吸收峰.研究结果进一步丰富了MoS_(2)的拓扑相,并为基于MoS_(2)拓扑相的高性能光电探测器件的设计和应用提供参考.

摘要：铝酸钇(YAlO_(3),YAP)材料的光学和热力学性能优异,在固体激光、发光显示等领域显现出巨大的应用前景。本工作采用基于密度泛函理论的第一性原理研究,计算了YAP晶体的电子结构、光学和热力学性质。结果表明,YAP属于宽禁带绝缘体材料,价带主要是由O的2p电子态贡献,导带基本上是由Y的4d电子态确定,较宽的带隙为众多激活离子的掺杂提供了可能,有利于设计不同材料组成的发光体系,光学性质计算得到了YAP晶体三个不同方向上的介电函数谱、吸收谱、反射谱、折射率谱和能量损失谱,表明YAP材料的光学性质具有各向异性、定向可控的特点,通过对YAP材料声子色散谱的计算,确定了德拜温度随热力学温度的变化规律,在46 K时出现了德拜温度的极小值特征点571 K,处于高温极限时YAP的德拜温度稳定在830 K,证实了自由能、熵、焓、热容等热力学基本参数的温度依赖性。本工作从原子尺度分析了YAP材料的光学性质和热力学性质,为材料的性能研究,特别是YAP材料在低温下的应用提供了基础数据支持。

摘要：二维硅烯的商业用途通常受到其零带隙的抑制,限制了其在纳米电子和光电器件中的应用.利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,单层硅烯的带隙通过卤原子的化学官能化被成功打开了,并综合分析了卤化对单层硅烯的结构,电子和光学性质的影响.研究结果表明卤化使结构变得扭曲,但保持了良好的稳定性.通过HSE06泛函,全功能化赋予硅烯1.390至2.123 eV的直接带隙.键合机理分析表明,卤原子与主体硅原子之间的键合主要是离子键.最后,光学性质计算表明,I-Si-I单层在光子频率为10.9 eV时达到最大光吸收,吸收值为122000 cm^(-1),使其成为设计新型纳米电子和光电器件的有希望的候选材料.

摘要：为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线(silicon nanowires,SiNWs)的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明:空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明:相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。

摘要：近年来,随着碳点在合成路线、反应机理、光学性质等方面的发展,大量的工作聚焦于红光或近红外光等长波长发射的碳点。长波长是指发射范围在600~1800 nm的红色或近红外光谱区,相比短波长碳点,其具有深组织穿透、较小自荧光、长荧光寿命以及光损伤小等特点,能够进一步应用在生物医学治疗、光电子以及光学器件制备等领域。因此,深入探究长波长发射碳点的设计和合成对于其发展和广泛应用具有重要意义。本文综述了近年来长波长发射碳点的研究进展,从碳源选择和光学性质调控两个方面介绍了长波长发射碳点的设计与制备。选择氨基较多的脂肪族化合物和具有共轭结构的芳香化合物,以及通过调控有效共轭长度、表面修饰和杂原子掺杂等方法来调控其光学性质。最后,阐述了长波长碳点在生物医学、LED光学器件和加密防伪等一些领域的最新研究和未来的挑战。

摘要：在特殊设计的三势垒双势阱结构中 ,利用来自发射极的电子注入和电子向收集极的共振隧穿逃逸调控量子阱不同子能级上的填充状态 ,发现激发态上的电子占据起抑制量子限制Stark效应的作用 .在极低偏压下 ,量子阱中少量过剩电子诱发了用简单带—带跃迁无法解释的光致发光光谱行为 .