内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZZ13099)
- 作品数：17 被引量：52H指数：5
- 相关作者：侯清玉赵春旺乌云郭少强吕致远更多>>
- 相关机构：内蒙古工业大学内蒙古化工职业学院上海海事大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金内蒙古自治区高等学校科学研究项目教育部“春晖计划”更多>>
- 相关领域：理学机械工程化学工程更多>>
- GGA+U的方法研究Ag掺杂浓度对ZnO带隙和吸收光谱的影响被引量：5
- 2015年
- 目前,当Ag掺杂Zn O摩尔数为0.0208—0.0278的范围内,Ag掺杂对Zn O吸收光谱影响的实验研究均有文献报道,但是,有两种不同的实验结果,掺杂体系吸收光谱红移或蓝移两种相悖的报道.为了解决本问题,本文采用自旋密度泛函理论(DFT)框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波赝势方法,构建三种Zn1-xAgxO(x=0,x=0.0278,x=0.0417)模型,分别对所有模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,与纯的Zn O布居值和Zn—O的键长相比,掺杂体系布居值减小、Ag—O键长增加、共价键减弱、离子键增强.当Ag掺杂Zn O摩尔数为0.0278—0.0417的范围内,Ag掺杂量越增加、O原子2p轨道、Zn原子的4s,3d轨道电荷数不变、Ag原子的5s轨道电荷数越增加、Ag原子的4d轨道电荷数越减小、掺杂体系晶格常数越增加、体积越增加、总能量越增加、稳定性越下降、形成能越下降、掺杂越难、掺杂体系的带隙越变窄、吸收光谱红移越显著.计算结果与实验结果相一致.并且合理解释了存在的问题.这对设计和制备Ag掺杂Zn O体系的光催化剂有一定的理论指导作用.
- 许镇潮侯清玉
- 关键词：第一性原理电子结构吸收光谱
- Cr掺杂对ZnO最小光学带隙和吸收光谱的影响被引量：2
- 2016年
- 当Cr掺杂ZnO的摩尔数为0.0313-0.0625的范围内,掺杂体系的最小光学带隙宽度和吸收光谱分布随Cr掺杂浓度的变化出现了两类相反的实验结果。为了解决本问题,采用密度泛函理论（DFT）框架下的广义梯度近似（GGA＋U）平面波超软赝势方法,用PBE泛函的计算方案来描述电子间的交换关联能,对未掺杂ZnO和3种不同浓度Cr掺杂ZnO超胞模型进行了能带结构、态密度、差分电荷密度、布居值以及吸收光谱的计算。结果表明,当Cr掺杂摩尔数为0.0313-0.0625的范围内,随着Cr掺杂量增加,掺杂体系的晶格常数和体积增大,总能量和形成能减小,结构更稳定,掺杂更容易,最小光学带隙宽度增大,吸收光谱显著蓝移。计算结果与实验结果相一致,并合理解释了存在的问题。这对制备Cr掺杂ZnO中实现短波长光学器件有一定的理论指导作用。
- 高艺涵侯清玉赵春旺
- 关键词：光学带隙吸收光谱第一性原理
- V高掺杂量对ZnO(GGA+U)导电性能和吸收光谱影响的研究被引量：2
- 2014年
- 目前,在V高掺杂ZnO中,当V掺杂量摩尔数为0.03125—0.04167的范围内,掺杂量越增加,电阻率越增加或越减小的两种实验结果均有文献报道.为解决这个矛盾,本文采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO,V高掺杂的Zn1-xVxO(x=0.03125,0.04167)两种超胞模型,首先,对所有体系进行几何结构优化,在此基础上,采用GGA+U的方法,计算所有体系的能带结构分布、态密度分布、吸收光谱分布.结果表明,当掺杂量摩尔数为0.03125—0.04167的范围内,V掺杂量越增加,掺杂体系体积越增加,总能量越下降,形成能越减小,掺杂体系越稳定,相对电子浓度越减小,迁移率越减小,电导率越减小,最小光学带隙越增加,吸收光谱蓝移越显著.计算结果与实验结果相一致.
- 侯清玉吕致远赵春旺
- 关键词：吸收光谱
- 高氧空位浓度对金红石TiO_2导电性能影响的第一性原理研究被引量：7
- 2013年
- 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了纯的和不同高氧空位浓度金红石型TiO2-x(x=0,0.083,0.125,0.167,0.25)超胞的能带结构分布、态密度分布.同时,采用局域密度近似+U方法调准了带隙.结果表明,高氧空位浓度越高,金红石型TiO2的最小带隙越变窄、电子有效质量越减小,自由电子浓度越高,电子迁移率越低、电导率越低.计算结果与实验结果的变化趋势相符合.
- 侯清玉乌云格日乐赵春旺
- 关键词：金红石型TIO2电导率第一性原理
- V高掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究
- 2014年
- 对于V高掺杂ZnO,当摩尔分数为0.0417—0.0625时,随着掺杂量的增加,吸收光谱出现蓝移减弱和蓝移增强两种不同实验结果均有文献报道.采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO单胞模型、V高掺杂Zn1-xVxO(x=0.0417,0.0625)两种超胞模型,采用GGA+U方法计算掺杂前后体系的形成能、态密度、分波态密度、磁性和吸收光谱.结果表明,当V的掺杂量(原子含量)为2.083%—3.125%时,随着V掺杂量增加,掺杂体系磁矩增大,磁性增强,并且掺杂体系体积增加,总能量下降,形成能减小,掺杂体系更稳定,同时,掺杂ZnO体系的最小光学带隙增宽,吸收带边向低能级方向移动.上述计算结果与实验结果一致.
- 郭少强侯清玉赵春旺毛斐
- 关键词：光学带隙吸收光谱第一性原理
- 重氧空位对金红石型和锐钛矿型TiO_2导电性能影响的模拟计算被引量：3
- 2013年
- 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,构建了未掺杂与相同重氧空位金红石型和锐钛矿型TiO1.9375超胞模型,分别对模型进行了几何结构优化、能带结构分布和态密度分布的计算.结果表明,氧空位后金红石型和锐钛矿型TiO2体系体积均变大,同时,锐钛矿型TiO1.9375超胞的稳定性、迁移率以及电导率均高于金红石型TiO1.9375超胞.计算结果和实验结果相一致.
- 侯清玉乌云赵春旺
- 关键词：导电性能第一性原理
- Magnéli相亚氧化钛的莫特相变和磁电性能的模拟计算被引量：2
- 2013年
- 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,构建纯的单胞与金红石型和锐钛矿型TiO1.9375超胞模型,并对模型进行了几何结构优化、能带结构分布和态密度分布的计算.结果表明,与纯的单胞相比,金红石和锐钛矿Magnéli相TiO1.9375体系体积均变大,稳定性略下降,而且都发生了莫特相变.其中锐钛矿Magnéli相亚氧化钛表现没有磁性,金红石Magnéli相亚氧化钛有磁性.锐钛矿Magnéli相亚氧化钛的导电性能比金红石Magnéli相亚氧化钛强.计算结果与实验结果相一致.
- 侯清玉乌云赵春旺
- 关键词：第一性原理
- Al-2N掺杂量对ZnO光电性能的影响被引量：9
- 2016年
- 与本文相近的Al-2N掺杂量的范围内,对ZnO掺杂体系吸收光谱分布红移和蓝移两种实验结果均有文献报道,但是,迄今为止对吸收光谱分布尚未有合理的理论解释.为了解决该问题,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势方法,用第一性原理构建了两种不同掺杂量的Zn_(0.98148)Al_(0.01852)O_(0.96296)N_(0.03704)和Zn_(0.96875)Al_(0.03125)O_(0.9375)N_(0.0625)超胞模型.在几何结构优化的基础上,对模型能带结构分布、态密度分布和吸收光谱分布进行了计算.计算结果表明,在本文限定的掺杂量范围内,Al-2N掺杂量越增加,掺杂体系的体积越减小,体系总能量越升高,体系稳定性越下降,形成能越升高,掺杂越难;所有掺杂体系均转化为简并p型化半导体,掺杂体系最小光学带隙均变窄,吸收光谱均发生红移;同时发现掺杂量越增加,掺杂体系最小光学带隙变窄越减弱,吸收光谱红移越减弱.研究表明:要想实现Al-2N共掺在ZnO中最小光学带隙变窄、掺杂体系发生红移现象,除了限制掺杂量外,尺度长短也应限制;其次,Al-2N掺杂量越增加,掺杂体系空穴的有效质量、浓度、迁移率、电导率越减小,掺杂体系导电性能越减弱.计算结果与实验结果的变化趋势相符合.研究表明,Al-2N共掺在ZnO中获得的新型半导体材料可以用作低温端的温差发电功能材料.
- 侯清玉曲灵丰赵春旺
- 关键词：吸收光谱导电性能第一性原理
- Nb高掺杂量对锐钛矿TiO_2导电和光学性能影响被引量：4
- 2015年
- 目前,在Nb高掺杂量摩尔数分别为0.050和0.0625的条件下,对掺杂体系锐钛矿Ti O2电阻最低存在相反的两种实验结果都有文献报道.为解决这个矛盾,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了纯的单胞和三种不同Nb高掺杂量对锐钛矿Ti1-xNbxO2(x=0.03125,0.050,0.0625)超胞的能带结构分布、态密度分布和光学性质.结果表明,在本文限定掺杂量的条件下,Nb掺杂量越增加,掺杂体系的体积越增加,总能量越升高,稳定性越下降,形成能越升高,掺杂越难,相对自由电子浓度越增加,电子有效质量越增加,电子迁移率越减小,电子电导率越减小,最小光学带隙越变宽,吸收光谱和反射率向低能方向移动越显著,透射率越增加.计算结果与实验结果相吻合.
- 侯清玉吕致远赵春旺
- 关键词：光电性能第一性原理
- Pr高掺杂浓度对锐钛矿TiO_2的带隙和吸收光谱影响的研究被引量：4
- 2014年
- 目前,Pr掺杂对锐钛矿TiO2带隙和吸收光谱研究结果存在相反的结论,红移和蓝移两种实验结果都有文献报道.为解决这个矛盾,本文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,对纯的和不同浓度Pr高掺杂锐钛矿TiO2的电子结构和吸收光谱进行了计算.计算结果表明,与纯锐钛矿TiO2相比较,Pr掺杂后,掺杂量越增加,掺杂体系各原子电荷量越减小,掺杂体系总能量越高,形成能越大,稳定性越下降,带隙越窄,吸收光谱红移现象越显著,吸收强度越强.计算结果与实验结果相一致.
- 毛斐侯清玉赵春旺郭少强
- 关键词：第一性原理电子结构吸收光谱
