1、 江西师范大学硕士学位论文非金属掺杂TiO的光学性质第一性原理研究姓名：刘刚申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：叶志清20090501关 键词： ： 第 一 性 原 理； 能 带 结构； 态 密 度 ； 光学性 质； 掺杂。 签 字日期：矽 阩月 弓 】 日 艿 难 宦 畚脑诮 饷 芎 笫视帽 臼谌第 一章绪广 泛 的 发 展前景 。者 大多 数 是 通 过过渡金 属 元 素 或 非 金 属 元 素 掺 杂【 研究 意义 薄 膜 制 备 方法 躥 交 悍 纠 田图 溶胶 一 凝 胶 法 制 备氧 化钛 薄 膜 的 工艺 流 程 喑 粱 及图 液 相沉 积法 制 备 薄 膜 的 工 艺流程磁
2、控溅 射法 是 在 阴 极 和 阳 极 两靶间加 上一 定 的 直流电压 ，真空 下电离 惰性气 体形成 等 离 子 体 ，离 子 在靶偏 压 的 吸引 下撞击阴 极 的 材料 靶，靶材表 面 的 原 子 被撞击出 来 ，被惰性气 体 冷 却 和 凝结或与 活 性气 体 反 应 沉 积到基 片上而 形成 纳 米 微 粒。磁 控溅 射按使 用的 离 子 源的 不同，分为直流磁 控溅 射、交 流磁 控溅 射、脉冲 磁 控溅 射、射频 磁 控溅 射等 。热 分解 法 制 备 薄 膜 是 以 异 丙 醇 钛 的 来 源 ，下 干燥 后 。在 焉 裨 煅烧 是在 参 考 膜 的 差 热分 析结果 。所组
3、 成异丙 醇 钛口 萜 品醇异丙 酵矿 结构 是由 八面 体 共边 组 成 。而 金红 石 和 板 钛 矿 结构 则 是由 砸 八面 体 共顶点 且 共边 组 成 。锐 钛 矿 实 际 上 可 以 看 做 足一 种 四 面 体 结构 ，而金红 石 和 板 钛 矿 则是晶 格稍 有 畸 变 的 八面 体 结构 。三 种 啊 晶 体 结构 的 原 子 间 键 长 和 密 度 如表 是，锐 钛 矿 中 键 距 离比其 他 两 相 中 的 短一 些。囊隧锐钛 矿半 导 体 材料 一 般 是由一 个充 满 电 子的低能 价带 ： 的 ，更 高 的 导 带 能级是山 。 产 的 。 当 能量 大 干禁 带
4、 宽 度 的 光 照 射 时，价富 未 被 占 据 能缓光 照 射 时，将 从 体 内 激 发出 自 由电 子 一 佣诩鄞狭 鬎 空 穴 ，猨第 一性原 理计 算 ， 又 称 为 从 头 计 算 猧 的 可调 参 数 ， 就 可以 应 用 量 子 力 学 原 理 能量 、 电子 结 构 等 的 物理性质 。 通 常 的 半经 验 蚓 计 算 是 指 在总 结 归 纳 某些实验 现 象与 结 果的 基 础上 建立 起 相 应 的 理论 模 型 、 计 算 公 式与 参 数 ， 然 后推 广应 用 到研 究其 它 现 象和 性质 的 理论 方 法。 相 比 较而 言， 第 一性原 理方 法只需知
5、道构 成体系 的各 个 元 素 与 所 需要 模 拟 的环境 缂 负谓 峁 ， 基 于量 子 力 学 来处理体系 中 的 电子 运 动， 便 可计 算 出 微 观 体系 电子 的 波 函数 及 其 本 征 能量 ， 从 而 求 出系 统 的 总 能量 、 电子 结 构 、 弹 性和 稳 定 性等 性质 ， 有 着 半经 验 方 法不 可比 拟 的 优势。 常 篐 ， 厂 ， 缦 击出 发 求 解 ， 其 中 ， 并满足 讵 交 归 一条 件婶 曲 口势能， 则 式 等式右 边 最 后一项 代 表晶 格 周 期势附 军 咐咄 莩 冈三螽；， 以 谚 刁 仍 尽管 建 立在哈 特利 一福克 方 程
6、 基础上 的能 带 理论 在固 体物 理学 中 长 期 被 采用，对 处 理原 子 数 较少 的系 统 来说 ，这种 近 似是 一种 极 为 方 便的算法，但 由于 其本 身忽 略 了 多 体系 中 相 关 能 修 正 ，它 不能 认 为 是 从相 互作用的多 电 子 体系 证 明 单电 子 近 似的严 格 理论 依据。 单电 子 近 似的近 代理论 基础是 在密 度 泛 函理论 基础上发 展 起来的。 建 立在霍亨 伯 格 一孔恩 定理基础上 的密 度 泛 函理论 ，以 及 随 后 提 出的孔恩 一沈 吕 九方 程 将 相 互作用多 体系 统 的问 题 严 格 地 转 化 为 在有 效 势
7、中 运 动的独立电 子 问 题 ，从而给 出了 单电 子 近 似的严 格 理论 依据。 鲥 兰 芯 圪 。 纠 厂 ， 緋 】 訧 甲【 能 量 泛 函作变 分处 理，并将 多 体问 题 严 格 转 化 为 单电 子 问 题 涉 及 到 孔恩 和 沈吕 儿的工 作。 莆 ， 帷 瞥 哪咳 苑 和 具有 相 同基 念密 度 的 无 相 互 作 用电 子 系 统 的 动 能 项军嗍厂，芴 苅 羔 怼 瑈 】 其中 【纠 称 为交 换关联 能 泛 函，它 定 义 为先 讨 论 无 相 互 作 用的 独 立 电 子 系 统 ， 泛 函为 为任 意 ，变 分极值 应要求每 个 聊 的 系数 为零 ，可值
8、 方 程可 写为 论 ，对 硝 作 变 分后 可 导 出 相 互 作 用电 子系 统 的 等 效电 子方 程卜 嘉 啄 褰 碇 蓿 密 度 艻 够 度， 取 决 于 交 换 关 联 势 质量 的好 坏 。局域 密 度近 似 吡 ， 蘖扬 嚣爱 。删。曲 咯更 精 确的 考 虑 需 要计入某处 附近的 电 荷密 度 对 交换 关 联 能 的 影响 ，在多 中 尝德 华键的 键能 计算都得 到 了 改善。波函 数 在球 内 的 部分由球 面波及其对 能 量的 导 数 展 开 ，同 时 设定 球 外 的 原 子势 场为常数 零 。 即 把原 子核 的 库 仑 吸引势 加 上 一个 短 程 的 排 斥势 ，两项之 和 褪 在原 子核 附近变 得 比 较平 坦 ，只 需 要较少 的 平 面波来构 造 ，大大提高 了 计算效 率。由此 得 到 的 本征 能 量和 价电 子波函 数 与 真实 本征 值 及在原 子核 外 的 真实 波函 数是 一样的 。巨，一纠 仇平 而 波就足 以 描述赝波函 数 。率。 这 也 是 赝势 方 法经历了 从 经验 赝势 。 、模守 恒 赝势 这 几个 发所 对 应的 波函 数 不 仅 与 真实 势 对 应的 波函 数 具 有相同 的 能 量本征 值 ，而 且在
