Y掺杂引起CdS红外吸收加强的第一性原理研究

基于第一性原理密度泛函方法,对不同浓度的Y掺杂Cd S进行了结构优化,并计算了能量带隙、光学性质.结果显示随着掺杂浓度增大,价带下降,费米能级进入导带,材料变为N型半导体.光学吸收系数随着浓度的增加出现向低能区移动.掺杂达到24.57%时,Y@Cd S红外部分出现明显的吸收,同时出现光电导,可作为红外示踪材料或光控开关材料.通过态密度分析了光电性质变化机理.     

C掺杂单层MoS_2光学特性的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了非金属C元素的不同掺杂浓度和掺杂位置对单层MoS_2光学性质的影响.计算结果显示:C掺杂能在单层MoS_2禁带中引入受主能级,使它变为P型半导体.C掺杂后能提高近红外光区、可见光区的吸收系数,并且掺杂浓度的增加可以连续增加在此波段的光吸收.这表明C掺杂的单层MoS_2可以用于设计太阳光能量收集或光催化剂等方面的材料.     

二价离子掺杂钨酸铅晶体的计算机模拟

应用GULP软件计算了PbWO4(PWO)晶体中分别掺杂Zn、Ca二价离子的相关缺陷生成能,并对计算结果进行了讨论.结果表明,Zn离子进入PWO晶体中只能占据铅空位附近的填隙位置,而Ca离子进入PWO晶体中可以占据铅空位,也可以占据铅空位附近的填隙位置,这两种情况出现几率近似;对于相同的掺杂浓度,在掺Zn的PWO晶体中的孤立铅空位数量比掺Ca的PWO晶体中少,从而掺Zn可以更好地抑制与铅空位有关的短波段吸收,增加晶体的光产额.     

S掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究

对完整锐钛矿TiO2晶体及S掺杂锐钛矿TiO2晶体电子结构进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过对能带、态密度的分析,发现在S掺杂后,O原子,S原子与Ti原子在导带区发生了强烈的相互关联作用,致使Ti原子3d轨道上的电子向S原子的3p轨道,O原子的2p轨道移动,使得导带向低能区移动,从而使TiO2的禁带宽度变小,吸收边红移.从而揭示了S掺杂导致锐钛矿TiO2晶体禁带宽度变小的机理.理论计算与实验结果基本相符.     

Cu2ZnSnS4薄膜的制备及其光电性质研究

利用真空蒸镀法在钠钙玻璃上连续蒸镀Cu/Zn/Sn金属前驱体,在氮气保护下,在550℃对前驱体进行硫化,制备出具有类黝锡矿结构的多晶CZTS薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)、霍尔测量仪对样品进行了晶体结构、光学性质和电学性质表征.讨论了样品中预期成份比Cu/(Zn Sn)对CZTS薄膜结构及光电特性的影响.结果表明,当Cu/(Zn Sn)为0.57时,薄膜具有大于104cm-1光吸收系数、禁带宽度约为1.52 eV、较小的电阻率和较高的电子迁移率,适合作为太阳能电池吸收层.     

含N纳米TiO_2的制备及其可见光响应的研究

以纳米TiO2为原料,氨水为掺杂N源,采用高能球磨法合成了含N纳米TiO2粉末.利用XRD、FT-IR、UV-Vis光谱、纳米粒度仪和光催化降解实验对其进行结构及光催化性能表征.研究结果表明,经过氮掺杂的纳米TiO2主要为锐钛矿晶型,晶粒尺寸位于8～10nm之间.对可见光具有良好的吸收性能,其吸收边红移至550nm左右,禁带宽度减小至2.25eV.当太阳光照射30min时,亚甲基蓝溶液的降解率接近100%,体现出良好的可见光响应特性.     

钛酸盐非线性光学晶体结构建模与光学性质研究

采用Materials Studio软件对钛酸钡（BaTiO3）和钛酸锶（SrTiO3）两种非线性光学晶体建立晶体结构模型,基于密度泛函理论（DFT）量子力学第一性原理方法,利用MS软件中CASTEP模块对两种钛酸盐能带结构、态密度和电子密度差异以及光学性质进行了研究.结果表明：SrTiO3晶体具有较大倍频系数,优于BaTiO3晶体;电子密度的差异对两种晶体的物理性质有决定性的影响;在不同频率变化范围,两种晶体光学性质均呈现非线性效应,具有宽的透光范围,对进一步应用其非线性光学性质提供了一定的参考.     

利用AMPS对N型衬底上双面HIT太阳电池的模拟优化

运用AMPS-1D软件对TCO/a-Si:H(p+)/a-Si:H(i)/c-Si(n)/a-Si:H(i)/a-Si:H(n+)/TCO双面HIT异质结构太阳电池进行仿真,分析其光伏特性随本征层厚度、界面缺陷态密度以及窗口层掺杂浓度的变化规律。结果表明:本征层虽有降低界面缺陷态密度的积极作用,但也有引起光学损失的负面影响,故本征层厚度的设计要兼顾二者的影响;窗口层掺杂浓度越高,太阳电池的开路电压越高,短路电流密度越低,其中短路电流密度的降低可用窗口层中的电场分布进行很好的解释。     

对不同掺杂浓度La~(3 )∶PbWO_4晶体电子结构的研究

采用缺陷化学方法讨论了PbWO4晶体中不同浓度掺La3 时可能存在的缺陷团簇模型.通过GULP计算软件模拟计算了缺陷团簇中La3 离子最可能的替位位置,并通过基于密度泛函理论的离散变分DV Xα方法计算得到相应的La3 ∶PWO4晶体的电子态密度.计算得到低浓度掺杂时晶体的禁带宽度变宽,高浓度掺杂时晶体的禁带宽度变窄.实验测得低浓度掺La3 时晶体的吸收边紫移,高浓度掺La3 时晶体的吸收边红移,计算结果与实验结果相符.计算表明,La3 ∶PWO4晶体中掺La3 可以有效地抑制420 nm吸收.     

Tl-1223超导体的额外氧效应

结合有效价键模型和原子对势的理论计算研究了Tl-1223超导相的Cu-O金字塔五配位上由于Fe掺杂所导致的额外氧效应.研究结果表明:Fe掺杂原子占据Cu晶位后,将导致额外氧进入晶格而占据Ca原子四方网络的间隙位置.Fe掺杂所带来的额外氧,对Cu-O面载流子有很大的局域化作用,导致了载流子浓度降低,同时破坏了Cu-O平面的完整性,也致使Tc下降,这一点得到了超导电性测量的证实.