关键词： 量子化学计算   态密度   共价键   密度泛函   变分   原子   禁带宽度   热电材料   热电性能   掺杂  

摘要： 　对于掺杂合适的元素Sb,Te,Ag,Cu使得Mg Si基热电材料的热电性能大幅度提高的实验事实,欲从理论和计算上寻求支持,试图从原子、分子的层次上对此现象作出解释,因此建立了简化的Mg2Si量子化学计算模型,采用密度泛函离散变分Xα量子化学计算法,计算了物质内部的结构信息,如共价键级和态密度等.计算结果表明,掺杂以后,晶体的共价键级被削弱,态密度图中的禁带宽度明显变窄,这与实验测试的结果是一致的.

关键词： 单量子阱   二维电子气   输运   迁移率   载流子   拍频现象   掺杂   电子对   对称   能级  

摘要： 利用变温Hall测量研究了重掺杂InGaAs/InAlAs单量子阱中二维电子气 ,发现在量子阱中由于存在电子对称态和反对称态导致纵向电阻出现拍频现象。通过分析拍频节点位置 ,得到电子对称态和反对称态之间的能级间距为 4meV。此外 ,通过迁移率谱方法和多载流子拟合过程研究了不同迁移率电子的浓度和迁移率随温度的变化关系 .

关键词： InAs/GaAs   量子点   半导体材料   发光效率  

关键词： 量子级联激光器   注入区   有源区   波导   谐振腔  

摘要： GaAs基量子级联激光器的出现,在器件的设计制作和处理工艺上开辟了有意义的前景。本文概述了近年来GaAs基量子级联激光器在波导核心层、波导以及光学谐振腔方面设计的原理、进展,并介绍了一些新颖的结构。

关键词： 近滕效应   引线   耦合   单量子点体系   极化电子   非平衡格林函数   量子输运   磁纳米结构  

摘要： 利用Bulka建立的量子点模型,研究了当左右引线的磁矩夹角为θ时该体系的量子输运性质;利用Keldysh非平衡格林函数方法研究了电流随偏压V、温度T和磁矩夹角θ的变化,给出了近滕(Kondo)区中的非线性电导,并得出电导中的近滕顶点高度受磁矩夹角θ的调制的结论.

关键词： 多量子阱   共振隧穿   透射系数   I-V曲线   负阻效应  

摘要： 有关半导体量子阱Ⅰ-Ⅴ(电流-电压)曲线的研究是自负微分电阻效应(简称负阻效应)发现以来较为活跃的一个领域,而对Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物性质的研究又是近几年学术界和半导体产业界十分关注的焦点问题,所以对这类半导体量子阱的Ⅰ-Ⅴ曲线性质的研究是很有实用价值的.该论文就是对Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物组成的多量子阱Ⅰ-Ⅴ曲线进行理论研究.此课题属于理论研究范畴,以定态薛定谔方程为出发点,严格推导出一维多阶梯势透射系数的递推公式,详细讨论了不同量子阱系统(AlxGa1-xAs/GaAs和AlxGa1-xN/GaN)在无偏压情况下的共振隧穿情况以及量子阱体系的准束缚能级,并且阐述了它们与垒高、垒宽、阱宽等结构参数的依赖关系.除氢原子光谱外,这是又一个可以直接将量子力学理论结果与实验结果相比较的问题,利用它可以方便的研究谐振隧穿现象,进而可以计算半导体材料的Ⅰ-Ⅴ曲线,因此这个研究结果除了具有重要的理论意义外,在指导半导体器件设计中也具有相当高的实际使用价值.在对AlxGa1-xAs/GaAs和AlxGa1-xN/GaN量子阱材料进行Ⅰ-Ⅴ曲线研究时,主要从温度、费米能、垒高、垒宽和阱宽等方面进行论述,其中温度越低、垒高越高、费米能越小,Ⅰ-Ⅴ曲线的电流峰谷比越大,负阻效应越明显.而且阱宽和垒宽的改变也都对峰谷比有所影响,从中可以找到最佳的伏安特性.我们计算得出电子在不同量子阱材料中的隧穿电流,并比较了不同情况下的电流峰谷比.从而找到最好的参数值,达到指导实验设计高品质器件的目的.但是在理论计算过程中,忽略了电子在量子阱中的散射情况.最后,根据已报道的实验(AlSb/InAs/AlSb双垒量子阱结构),进行理论计算,依照实验中的参数得到电流电压曲线及峰谷比,计算结果与实验数据较为一致.并在此基础上,通过改变结构参数,得到了更明显的负阻效应,可以设计出性质更优越的半导体器件.

关键词： 分子束外延   GaAs/AlGaAs   光荧光谱   间断生长  

摘要： 该文通过X射线双晶衍射分析、原子力显微镜观察、低温光荧光谱分析、电化学C-V分析和Hall效应测试,研究了用分子束外延法生长的GaAs单晶薄膜、AlGaAs单晶薄膜和GaAs/AlGaAs量子阱材料的晶体结构、界面特性、表面形貌、发光特性和掺杂特性.优化生长后的AlGaAs单晶薄膜的衍射半峰宽很窄,与衬底的衍射半峰宽相当,并且在外延峰与衬底峰之间还出现Pendellosung条纹,表明AlGaAs单晶薄膜具有很高的晶体质量;对于GaAs/AlGaAs材料,不但卫星峰强度很高,而且在卫星峰之间还出现了等间距、排列整齐、强度均匀的Pendellosung条纹,表明GaAs/AlGaAs材料晶格完整性好、界面平整度高;对于间断生长法生长GaAs/AlGaAs材料,可以观察到更高级的卫星峰,并且干涉条纹更明显,表明间断生长法可以显著地提高GaAs/AlGaAs材料的界面平整度.GaAs单晶薄膜的表面为原子级程度光滑,表明生长模式为二维层状生长,当AlGaAs单晶薄膜长期置于空气中,其表面易于氧化GaAs/AlGaAs材料的表面为原子级程度光滑,并且间断生长法可以显著地提高GaAs/AlGaAs材料的表面质量.GaAs/AlGaAs材料的发光过程中,自由激子起重要作用,发光峰主要由最邻近的HH1重空穴自由激子和LH1轻空穴自由激子辐射复合发光组成;对于GaAs/AlGaAs材料,当势阱层与势垒层使用各自的优化生长温度来生长时,不但生长工艺过程复杂,而且无助于提高材料的发光性能;对于垒阱层用单一温度生长的GaAs/AlGaAs材料,在生长温度为700℃、650℃和600℃三个条件下,700℃(AlGaAs层的优化生长温度)生长的样品发光性能最好,650℃生长的样品发光性能最差,600℃(GaAs层的优化生长温度)生长的样品发光性能居中;间断生长法生长的GaAs/AlGaAs材料的光荧光发光峰强度更强、半峰宽更窄,这是因为间断生长法可以显著地提高GaAs/AlGaAs材料的界面平整度的缘故.

关键词： 单电子   量子点   输运   薛定谔方程   近藤效应  

摘要： 在库仑阻塞区，我们计算了带有单能级量子点的AB干涉仪的电导。考虑到量子点上的库仑相互作用，并采用薛定谔方程，我们计算了在AB环中在以磁通量Ф以及偏压V控制量子点作为函数的电导G。我们发现，如果系统封闭，没有粒子损失下，G(Ф)是周期性的，有G(Ф)=G(-Ф)，满足Onsager关系。当系统是开放的，有G(Ф)≠G(-Ф)，G(Ф)产生一个相位移，它的大小依赖于开放系统的电子损失率。\n 我们还应用了NRG方法计算了一维量子点系统的近藤效应。在计算中，考虑到量子点的电子数可以通过门电压V来调节，我们发现近藤效应主要由其量子点上的自旋决定。并且，非零温下在单个量子点系统，我们也发现了负磁电阻效应。

关键词： 锂离子电池   LiχMn2O4   量子化学DV-Xα方法  

摘要： 采用原子基表示的第一原理赝势DV Xα方法,计算了锂离子电池正极材料LixMn2O4(x=0,1,2)各种模型的电子结构。结果表明:电极材料LixMn2O4具有较好的电子导电性,锂离子嵌入正极材料后发生Jahn Teller效应引起材料结构改变;锂离子的净电荷变为+0.7(x=1)、+0.9或+0.5(x=2),说明锂离子过度嵌入LixMn2O4中,导致部分锂离子和氧离子的相互作用增强,锂离子脱出较为困难,从而容量降低。最高占有轨道(HOMO)到最低空轨道(LUMO)的跃迁能很小,电子较易进行嵌入和脱出。

关键词： 温差电动势   量子效应   低维温差电材料   维度   尺度   塞贝克效应  

摘要： 介绍了温差电的基本原理和影响温差电性能的因素以及低维温差电材料的量子效应和理论模型。有计算表明 ,低维温差电材料随着维度和尺度的降低 ,温差电性能将得到显著提高 ,展现了低维温差电材料的广泛应用前景。