摘要：金刚石作为新型宽禁带半导体材料具有成本低、无毒性和化学稳定性能好的优点,是紫外光电二极管的理想原材料之一,对代替目前普遍应用的含有稀有贵金属元素的紫外光电二极管有着积极的推动作用。在Silvaco软件Atlas模块上对日盲紫外硅/金刚石异质结光电二极管进行深入的分析,探讨其厚度、掺杂浓度与光电二极管暗电流、光谱响应、瞬态响应之间的关系,得到了光电二极管优化后的暗电流、反向击穿电压和掺杂浓度值。模拟仿真结果显示,该pin型硅/金刚石异质结光电二极管在10~220 nm范围内的响应灵敏度优于pn型器件,当器件波长为220 nm时,其响应电流最高达1.7×10^(-11)A,并且pin型硅/金刚石异质结光电二极管的暗电流比该pn型器件低,约为5.6×10^(-15)A。此模拟计算数据为进一步优化硅/金刚石光电二极管结构及实验制备奠定了理论基础。

摘要：采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对正交相OsSi2的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明它是一种间接带隙半导体,禁带宽度为0·813eV;其价带主要由Os的5d和Si的3p态电子构成;导带主要由Si的3s,3p以及Os的5d态电子构成;静态介电常数ε1(0)=15·43;折射率n=3·93·并利用计算的能带结构和态密度分析了OsSi2的介电函数、吸收系数、折射率、反射率、光电导率和能量损失函数的计算结果,为OsSi2的设计与应用提供了理论依据.

摘要：Mg_(2)Si作为一种天然丰富的环保材料,在近红外波段吸收系数高,应用于光电二极管中对替代市面上普遍使用的含有毒元素的红外探测器具有重要意义.采用Silvaco软件中Atlas模块构建出以Mg_(2)Si为吸收层的吸收层、电荷层和倍增层分离结构Mg_(2)Si/Si雪崩光电二极管,研究了电荷层和倍增层的厚度以及掺杂浓度对雪崩光电二极管的内部电场分布、穿通电压、击穿电压、C-V特性和瞬态响应的影响,分析了偏置电压对IV特性和光谱响应的影响,得到了雪崩光电二极管初步优化后的穿通电压、击穿电压、暗电流密度、增益系数(Mn)和雪崩效应后对器件电流的放大倍数(M).当入射光波长为1.31μm,光功率为0.01 W/cm^(2)时,光电二极管的穿通电压为17.5 V,击穿电压为50 V,在外加偏压为47.5 V(0.95倍击穿电压)下,器件的光谱响应在波长为1.1μm处取得峰值25 A/W,暗电流密度约为3.6×10^(-5) A/cm^(2),M_(n)为19.6,且M_(n)在器件击穿时有最大值为102,M为75.4.根据模拟计算结果,优化了器件结构参数,为高性能的器件结构设计和实验制备提供理论指导.

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法系统计算了Mg2Si及掺Ag、Al的能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明,未掺杂Mg2Si属于间接带隙半导体,禁带宽度为0.2994 eV,其价带主要由Si的3p及Mg的3s、3p态电子构成,导带主要由Mg的3s、3p及Si的3p态电子构成,静态介电常数为18.89,折射率为4.3460。掺Ag后Mg2Si为p型半导体,价带主要由Si的3p,Mg的3s、3p及Ag的3p、4d、5s态电子构成,静态介电常数为11.01,折射率为3.3175。掺Al后Mg2Si为n型半导体,导带主要由Mg的3s、3p,Si的3p及Al的3p态电子构成,Al的3s态电子贡献相对较小,静态介电常数为87.03,折射率为9.3289。通过掺杂有效调制了Mg2Si的电子结构,计算结果为Mg2Si光电材料的设计与应用提供了理论依据。

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对不同Co含量的β-FeSi2的能带结构,态密度、分态密度和光学性质进行了计算和比较。几何结构和电子结构的计算结果表明,Co掺杂使得β-FeSi2的晶格常数a增大,b和c变化不大,晶格体积增大。Fe1-xCoxSi2的能带结构变为直接带隙,禁带宽度从0.74 eV减小到0.07 eV,Co的掺入削弱了Fe的3d态电子,但费米能级附近的电子态密度仍主要由Fe的3d态电子贡献。此外,Co掺杂导致β-FeSi2的晶格体积增大,这对掺杂后β-FeSi2的带隙变窄起到一定的调制作用。光学性质的计算表明,Co掺入后介电函数虚部ε2(ω)向低能方向偏移,且光学跃迁强度明显减弱,吸收边发生了红移,光学带隙随Co含量增加而减小。计算结果为β-FeSi2光电材料的设计和应用提供了理论依据。

摘要：采用基于第一性原理的赝势平面波方法,对不同Al掺杂浓度CrSi2的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行了计算和比较。几何结构和电子结构的计算表明:Al掺杂使得CrSi2的晶格常数a和b增大,c变化不大,晶格体积增大;Cr(Si1-xAlx)2仍然是间接带隙半导体,掺杂使得费米面向价带移动,且随着掺杂量的增大而更深地嵌入价带中,费米能级附近的电子态密度主要由Cr的3d态电子贡献。光学性质计算表明,随着掺杂量的增大,Cr(Si1-xAlx)2的静态介电常数、第一介电峰、折射率n0逐渐增大,平均反射效应减弱,表明Al掺杂有效增强了CrSi2对光的吸收,能够提高其光电转换效率。计算结果为CrSi2光电材料的应用和设计提供了理论指导。

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,研究了未掺杂Mg2Si以及Na、Lu掺杂Mg2Si的电子结构和光学性质。计算结果表明:Na掺杂Mg2Si后,费米能级进入价带,呈p型导电;Lu掺杂Mg2Si后,费米能级进入导带,呈n型导电。未掺杂Mg2Si对于能量低于0.5 eV的光子几乎不吸收,但Na、Lu掺杂的Mg2Si对于能量低于0.5 eV的光子还存在较大的吸收,即Na、Lu掺杂改善了Mg2Si对红外光子的吸收。掺杂后,可见光区的吸收系数与反射率明显减小,这说明掺杂的Mg2Si在可见光区的透过率增大。计算结果为Mg2Si基光电器件的设计与应用提供了理论依据。

摘要：采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法系统地计算了正交相Ru2Si3的电子结构、态密度和光学性质,计算结果表明Ru2Si3是一种直接带隙半导体,禁带宽度为0.51eV;其能态密度主要由Ru的4d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定;静态介电函数ε1(0)=16.83;折射率n0=4.1025;吸收系数最大峰值为2.8×105cm-1;并利用计算的能带结构和态密度分析了Ru2Si3材料的介电函数、反射谱、折射率以及消光系数等光学性质,为Ru2Si3光电材料的设计与应用提供了理论依据.

摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Sc、Ce单掺和共掺后CrSi_(2)的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数和光电导率进行了计算。结果表明:Sc、Ce掺杂CrSi_(2)的晶格常数增大,带隙变小。本征CrSi_(2)的带隙为0.386 eV,Sc、Ce单掺及共掺CrSi_(2)的禁带宽度分别减小至0.245 eV、0.232 eV、0.198 eV,费米能级均向低能区移动进入价带。由于Sc的3d态电子和Ce的4f态电子的影响,Sc、Ce掺杂的CrSi_(2)在导带下方出现了杂质能级。掺杂后的CrSi_(2)介电函数虚部第一介电峰峰值增加且向低能方向移动,说明Sc、Ce掺杂使得CrSi_(2)在低能区的光跃迁强度增强,Sc-Ce共掺时更明显。Sc、Ce掺杂的CrSi_(2)吸收边在低能方向发生红移,在能量大于21.6 eV特别是在位于31.3 eV的较高能量附近,本征CrSi_(2)几乎不吸收光子,Sc单掺和Sc-Ce共掺CrSi_(2)吸收光子的能力有所增强,并在E=31.3 eV附近形成了第二吸收峰。说明掺杂Sc、Ce改善了CrSi_(2)对红外和较高能区光子的吸收。在小于3.91 eV的低能区掺杂后的CrSi_(2)光电导率增加。在20.01 eV<E<34.21 eV时,本征CrSi_(2)光电导率为零,但Sc、Ce掺杂后的体系不为零,掺杂拓宽了CrSi_(2)的光响应范围。研究结果为CrSi_(2)基光电器件的应用与设计提供了理论依据。

摘要：采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了Mg2Si基态的电子结构、态密度和光学性质.计算结果表明Mg2Si属于间接带隙半导体,禁带宽度为0.2994eV;其价带主要由Si的3p以及Mg的3s,3p态电子构成,导带主要由Mg的3s,3p以及Si的3p态电子构成;静态介电常数ε1(0)=18.89;折射率n0=4.3460;吸收系数最大峰值为356474.5cm-1;并利用计算的能带结构和态密度分析了Mg2Si的介电函数、折射率、反射率、吸收系数、光电导率和能量损失函数的计算结果,为Mg2Si的设计与应用提供了理论依据。