费米能级

摘要： 阐述了铜冶炼渣区别于铜原矿的特殊性质及当前铜渣浮选的问题,重点介绍了固体物理学中的能带理论体系为解决铜渣浮选问题提供的新思路。介绍了半导体的能带结构及检测手段;并由铜渣中常见4种硫化铜矿物黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、斑铜矿的能带结构分析其电化学性质,由他们的电子态密度预测其浮选行为,发现辉铜矿中的铜原子具有最高的反应活性。通过捕收剂和各种矿物的静电位与费米能级推断它们相互作用后的产物,利用NPA电荷等分析证明了产物黄原酸盐反应活性优于双黄药,符合红外光谱等试验的结果。能带理论体系下的电子态密度、禁带宽度、费米能级、电荷布居数等体相性质参数能有效解释矿物的可浮性,以此可额外作为药剂与矿物作用效果的有力判据,从而使传统矿物基因数据库更为完备。离子型捕收剂的前线分子轨道与矿物的边缘能级之间有着密切的电子转移,根据前线轨道的形状与能量值比较同类药剂间捕收能力的大小;利用密度泛函法分析药剂对铁和铜的选择性差异的机理,以此筛选出高选择性与高捕收能力的基团,设计并优化新型捕收剂的构型。讨论了能带理论应用于铜渣浮选研究中的后续方向,致力于将更精确的能带检测方法与更高效的软件计算模拟相结合。

摘要： 配位场理论融合了晶体场的静电作用和分子轨道的共价作用于1952年首次被提出,是解析热力学、地质矿物学和电化学系统中的结构畸变、热力学性质和磁性等物理/化学问题的基础。其中对于近年来快速发展的单价/多价金属离子电池领域,其电极材料通常是含有d电子的过渡金属化合物,目前仍普遍存在对具有不同配位场过渡金属电极材料中离子脱嵌电压、比容量以及相结构稳定等微观结构/电荷转移性能调控机理认识的不足。本文从配位场理论方法出发并结合可直接计算电子分布及占据特性的第一性原理计算方法,对离子脱嵌电化学过程中决定电压的费米能级计算模型、衡量相结构稳定性的晶体场稳定化能计算公式、调控阴离子氧化还原活性的理论模型等进行了严格的推导。在此基础上,提出针对刚性带体系的电压调控和含不同周期过渡金属材料相结构稳定性预测等一系列电极能量密度/相稳定性改进策略,并成功设计出无过渡金属Li(Na)BCF_(2)/Li(Na)B_(2)C_(2)F_(2)正极及嵌入式反应无锂MX_(2)正极两种新型电极材料。本工作拓展了配位场理论在离子嵌入电化学中的应用,为从电子的能带调控角度设计高能量密度嵌入式电极材料提供了新思路。

摘要： 为打破传统光学衍射极限限制,实现传输损耗小和光场的强局域性,基于石墨烯表面等离子体(graphene surface plasmons, GSPs)光波导技术,研究设计了一种基于石墨烯的周期性光栅结构.该结构由空气层、缓冲层、波导层和衬底层组成,利用泄漏模共振效应产生GSPs,并且分别利用品质因子和有效模式面积来分析GSPs性能.通过调整石墨烯材料特性参数(费米能级和载流子迁移率)来优化光栅结构中的GSPs性能.仿真结果表明:费米能级为0.63 eV时,GSPs性能最佳,空间局域性最强;提高载流子迁移率可以改善GSPs的传输损耗,使其拥有更长的传输距离,但对GSPs空间局域特性的影响不明显.

摘要： 传统热催化和低温光催化体系在实际应用中都存在技术缺陷.近些年,人们通过将光和热耦合,克服它们各自的局限性,开创了光热协同催化新领域.目前已在CO减排、CO甲烷化和VOCs降解等诸多应用领域得到应用.当然,随着光热催化的发展,研究者也一直在思考光热协同的内在作用机理.目前大多数的机理分析都是从材料本身出发,通过研究表面反应、光吸收或金属与载体之间的电子转移行为来探讨光热协同效应.然而,表面反应只是多相光催化反应的其中一个步骤,此外还包括反应物的扩散和吸附及产物的脱附和扩散,其中反应物的吸附过程因其多变的吸附行为可能在整个反应过程中起着重要的作用.光热协同可能通过作用于气体吸附过程来调节反应的选择性和活性,但到目前为止,两者之间的内在联系尚不清楚.所以,从反应物气体吸附行为(尤其是吸附电子转移行为)的角度深入研究光热协同效应具有重要意义.本文在光催化CO还原和H2氧化体系中引入一定的热条件,希望通过热驱动效应影响H2/CO吸附时的电子转移行为,进而改变反应行为.为简化实验附加条件,选用常见的具有合适带隙宽度以及良好光吸收的ZnO作为研究材料,通过水热法合成了在(100)晶面具有氧空位(VOs)的ZnO样品,引入气敏传感系统检测不同光热条件下的H2/CO气体吸附电子转移行为,并结合多种原位手段从物质结构和气体吸附两个角度出发,分析光热条件下气体吸附行为变化的机理.与我们预测一致,在紫外光照下随着温度的升高,光热协同作用于(002)晶面,原位生长了锌空位(VZns),为H2分子提供吸附位点.H2从Vos位点吸附转移到VZns上,并导致H2(ads)从得电子转变为失电子行为(形成有利于H2氧化的定向吸附),从而发生H2氧化反应.对于同样吸附在高表面能(002)晶面上的CO分子来说,光热协同效应通过抬升材料费米能级来改变其电子转移行为,CO(ads)由失电子转变为得电子行为(形成有利于CO还原的定向吸附),并进一步被失去电子的H2(ads)还原.此外,还发现CO或H2的光催化氧化反应的发生只依赖于CO或H2单分子的定向活化(不考虑O2的吸附和活化),表明其归属于E-R反应过程.而CO的光催化还原反应需要同时满足CO和H2双分子的定向活化,可能归属于L-H反应过程.综上,本文研究结果表明,光热协同内在作用可能是通过改变ZnO材料结构,调节反应物吸附动力学中的电子转移行为,从而引起反应物的定向活化,进而改变反应选择性.

摘要： 在人工合成金刚石技术日益成熟的背景下,纳米级的金刚石颗粒因其优越的性能,在工业、医学、半导体等领域得到了广泛应用.金刚石薄膜是一种常见的人工合成材料,既保留了金刚石的硬度,同时还具有良好的导热性、化学稳定性、光学透明性,在半导体材料、航空航天工业、大规模集成电路等方面应用前景广阔.本文以纳米金刚石薄膜的电子特性作为切入点,着重分析了不同晶粒尺寸下,分别加入了Si、P和B元素后薄膜的电子特性,为纳米金刚石薄膜的研发和应用提供了一定的参考.

摘要： 在人工合成金刚石技术日益成熟的背景下,纳米级的金刚石颗粒因其优越的性能,在工业、医学、半导体等领域得到了广泛应用。金刚石薄膜是一种常见的人工合成材料,既保留了金刚石的硬度,同时还具有良好的导热性、化学稳定性、光学透明性,在半导体材料、航空航天工业、大规模集成电路等方面应用前景广阔。本文以纳米金刚石薄膜的电子特性作为切入点,着重分析了不同晶粒尺寸下,分别加入了Si、P和B元素后薄膜的电子特性,为纳米金刚石薄膜的研发和应用提供了一定的参考。

摘要： 为探究团簇Fe4 P具有最优催化活性的构型,根据密度泛函理论,在B3LYP/lanl2dz量子水平下,对团簇Fe4 P的8种优化构型的能隙差、态密度图、前线轨道HOMO-LUMO图并依据库普曼斯定理进行分析,得出如下结论:团簇Fe4 P具有较强的得失电子的能力;二重态各优化构型的催化能力相似,且催化活性强于四重态;构型1(2)的能隙差最小,亲电指数、电子亲和能最大,且HOMO、LUMO图几乎呈对称分布,表明其反应活性和催化能力最强,构型3(4)次之;构型5(4)的能隙差最大,电负性最大,亲电指数和电子亲和能最小,且HOMO、LUMO图面积最小,即构型5(4)的催化能力最差.表明构型1(2)为团簇Fe4P的最优催化构型.

摘要： 为探究团簇Fe3 Ni3优化构型的稳定性及其受外场影响的形变情况,并研究其催化性质,使用密度泛函理论中的B3LYP/Lanl2dz(Level)对设计出的初始构型进行全参数优化计算,将含虚频和能量较高的相同构型排除后,最终得到9种稳定的优化构型.从各优化构型的极化率、前线轨道及福井函数分析发现:构型4(3)的极化率最大,原子间的相互作用力最小,构型易发生形变,且构型4(3)的能隙差最小,电子从HOMO轨道向LUMO轨道转移的难度最小,在催化反应过程中反应活性最好;单重态构型比三重态构型原子间相互作用力更强,结构更致密,不易发生形变;在三重态构型中Fe原子是前线轨道的主要贡献者,是催化反应过程中的潜在活性位点,具有较强的得电子能力.而单重态构型与之相反,Ni原子是前线轨道的主要贡献者,在催化过程中提供电子的能力较强.

摘要： 内建电势差是 PN 结的一个重要参数,对于其形成机制以及计算方法在半导体物理相关的教材中都会讲到。但是 PN 的结内建电势差却不能用电压表测量出来,这让很多半导体物理学习者感到困扰。本文就 PN 内建电势差等相关问题进行了深入探讨,解释了 PN 结中内建电势差无法用电压表测量以及具有内建电势差的 PN 结无法作为电源为电路元件提供电流的原因。

摘要： 为探究团簇Fe_(4)P具有最优催化活性的构型,根据密度泛函理论,在B3LYP/lanl2dz量子水平下,对团簇Fe_(4)P的8种优化构型的能隙差、态密度图、前线轨道HOMO-LUMO图并依据库普曼斯定理进行分析,得出如下结论:团簇Fe_(4)P具有较强的得失电子的能力;二重态各优化构型的催化能力相似,且催化活性强于四重态;构型1(2)的能隙差最小,亲电指数、电子亲和能最大,且HOMO、LUMO图几乎呈对称分布,表明其反应活性和催化能力最强,构型3(4)次之;构型5(4)的能隙差最大,电负性最大,亲电指数和电子亲和能最小,且HOMO、LUMO图面积最小,即构型5(4)的催化能力最差.表明构型1(2)为团簇Fe_(4)P的最优催化构型.

摘要： 重P型掺杂GaAsSb广泛用于InP HBT基区材料,重掺杂影响GaAsSb材料带隙和费米能级等重要参数,这些参数对设计高性能HBT起着关键作用。光荧光作为重要手段广泛用于研究重掺杂Ⅲ-Ⅴ族外延材料。本文通过光荧光方法研究了重掺杂GaAsSb费米能级与Sb组分的关系,由于费米能级与空穴有效质量mh和空穴态密度nh存在函数关系,通过荧光测量并计算了空穴有效质量mh和空穴态密度nh,研究结果表明,mh和nh共同主导了费米能级的变化。

摘要： 能源和环境是当今人类社会发展所面临的两大主题,太阳能的利用包括光电转换太阳能电池、光解水制氢以及光催化技术在环境污染治理方面表现出广泛的应用前景而受到重视,同时也促进了半导体化学与半导体物理和以及光电化学的发展。半导体光电化学涉及电化学、半导体物理等领域,是研究半导体/溶液界面的光电化学行为及其应用的交叉学科.在半导体界面光电催化反应选择性的控制中,表面状态与电极氧化还原电位的调节是极为重要的。本文就半导体电极的平带电位及其费米能级进行了研究。

摘要： 利用第一原理计算研究了碱金属吸附对碳纳米管功函数的影响。计算结果表明，碳纳米管吸附碱金属 原子之后功函数显著降低，并与被吸附碱金属原子的电负性成线性关系。功函数的降低主要来自于吸附碱金属以后碳纳米管和碱金属原子之间电荷转移所造成的费米能级的提高和诱导偶极矩所造成的真空能级的变化。

摘要： 采用广义梯度近似的密度泛函理论方法计算了3C-SiC(001)-(2×1)表面的原子及电子结构.计算结果表明,3C-SiC(001)-(2×1)表面为非对称性的Si二聚体模型,其二聚体的Si原子间键长为0.232nm.电子结构的计算结果表明,在费米能级处有明显的态密度,因此3C-SiC(001)-(2×1)表面呈金属性。在带隙附近存在四个表面态带,一个位于费米能级附近,一个位于费米能级以上5eV处,另外两个位于费米能级以下的价带中.

摘要： 采用Castap软件计算了Co以不同比例掺杂SnO2的电子结构,分析了掺杂及掺杂比例对改善SnO2导电性的作用,建立了纯SnO2计算模型.计算结果表明:纯SnO2是一种包含离子键的共价键直接禁带半导体;通过掺杂能够在一定程度上改变成键性质,使其具有金属键性质,从而提高SnO2导电性.其中,掺杂比率为5%的价带到中间能级宽度最小,掺杂原子与其邻近原子的电荷重叠区更明显,系统电子共有化程度最高,费米能级处对电子态密度的贡献也最大,因此掺杂比率为5%的导电性最好.

摘要： Cd1-xZnxS(0≤ x≤1)固溶体催化剂因其应用广泛且组分简单而倍受关注，带隙宽度随Zn 组分x 变化是Cd1-xZnxS 固溶体催化剂的一个显著特点。本文采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势方法，计算出Cd1-xZnxS 固溶体催化剂为在G（0,0,0）点的直接带隙半导体，其费米能级和带隙宽度随Zn 组分x 的变化规律分别为线性和二次曲线关系，并且将计算所得的带隙宽度随Zn 组分x 的变化规律与实验规律进行了比较。

摘要： 本文从第一原理出发,利用密度泛函理论B3LYP系统研究了碳分子线Cn(n＝3～10)的电子结构特性.对优化结果分析发现,由于离域效应的作用,当n为奇数时,分子线基态为单重态,反之,当n为偶数时,三重态为其稳定的基态.对其电子结构分析可得,随着n的增加,体系能量逐渐降低;同时本文确定了分子线体系最高占据轨道HOMO能量EH、最低未占据轨道LUMO能量EL与n的关系式,即EHn-2＜EHn＜EHn+2,ELn-2＞ELn＞ELn+2.因而碳分子线的费米能级会表现出特有的奇偶性.该工作将有利于准确认识分子器件的伏安特性,设计出良好性能的分子器件.

摘要： 研究了水蒸气对做法不同的碳纳米管薄膜的影响.实验发现,绝大多数碳纳米管薄膜的电阻随着注入水蒸气量的增大先增后降,从p型半导体转变成n型半导体;个别样品的电阻先降后增.这也许是由于吸附水分子减少的碳纳米管中电子传导,之后又参与传导,和碳纳米管发生电荷转移,改变了它的费米能级,从而产生了掺杂效应.

摘要： 对四个不同电流容量的进口ＳＢＤ管芯进行纵向结构的解剖与分析。阐述了金属一半导体表面势垒、多层金属（或合金）的元素、厚度及合金的成份比等。为研制ＳＢＤ管器件提供了参考。

摘要： 本发明涉及石墨烯光探测器领域，本发明器件从下到上依次为衬底、金属层、绝缘层、P掺杂石墨烯层、介质层及N掺杂石墨烯层，在金属层加上栅极电压；绝缘层上具有源极电极、漏极电极、第一电极，其中源极电极和漏极电极分别位于第一石墨烯层的两侧，且均与第一石墨烯层相连接；第一电极和第二电极分别位于第二石墨烯层的两侧，且第一电极与第二石墨烯层相连接；P掺杂石墨烯层、介质层及N掺杂石墨烯层构成PIN结构；第一石墨烯层、源极电极、漏极电极、绝缘层及金属层构成一个场效应晶体管。本发明利用石墨烯材料做成场效应晶体管结构与PIN结构相复合的探测器，实现紫外‑到红外宽波段高响应快速探测。

摘要： 本发明涉及石墨烯光探测器领域，本发明器件从下到上依次为衬底、金属层、绝缘层、P掺杂石墨烯层、介质层及N掺杂石墨烯层，在金属层加上栅极电压；绝缘层上具有源极电极、漏极电极、第一电极，其中源极电极和漏极电极分别位于第一石墨烯层的两侧，且均与第一石墨烯层相连接；第一电极和第二电极分别位于第二石墨烯层的两侧，且第一电极与第二石墨烯层相连接；P掺杂石墨烯层、介质层及N掺杂石墨烯层构成PIN结构；第一石墨烯层、源极电极、漏极电极、绝缘层及金属层构成一个场效应晶体管。本发明利用石墨烯材料做成场效应晶体管结构与PIN结构相复合的探测器，实现紫外‑到红外宽波段高响应快速探测。

摘要： 一种判断电子器件费米能级发生钉扎效应的方法，涉及一种电子器件发生费米能级钉扎效应的确定方法。本发明为了解决目前还没有一种针对粒子辐射环境用电子器件发生费米能级钉扎效应的确定方法的问题。本发明首先利用软件计算辐照粒子在芯片材料中单个辐照粒子产生的空位数量，确定辐照粒子种类和能量，然后选择不同辐照注量进行辐照试验，辐照注量点不少于3个并对辐照后器件进行深能级瞬态谱测试；对比按照不同辐照注量的DLTS结果曲线，分别比较深能级缺陷和浅能级缺陷对应的信号峰，如果随着辐照注量的增大，深能级缺陷浓度升高且浅能级缺陷浓度降低，则器件材料发生了费米能级的钉扎效应。本发明适用于电子器件发生费米能级钉扎效应的确定。

摘要： 本发明涉及一种费米能级可调的石墨烯异质结结构，包括衬底层，衬底层上为中间设有矩形窗口的第一矩形金电极；衬底层与矩形窗口构成矩形凹槽；矩形凹槽内设有石墨烯层，石墨烯层的底面与衬底层接触，边缘沿所述第一矩形环状金电极的内壁向上延伸至第一矩形环状金电极的顶部后向外折弯延伸，石墨烯层位于矩形凹槽内部分的上方设有P型掺杂的纳米锗薄膜层。本发明是利用一种硅基纳米材料即纳米锗薄膜材料与石墨烯之间形成异质结结构，使得纳米锗与石墨烯之间产生电荷转移行为，从而对石墨烯的费米能级进行调控。这种方式避免了化学掺杂方式调控石墨烯费米能级对石墨烯材料所造成的结构性的破坏以及光吸收率低的问题。

摘要： 本发明公开了一种具有改进的器件性能的器件及其制造方法。示例性器件包括III-V族化合物半导体衬底，该III-V族化合物半导体衬底包括具有（110）晶体定向的表面、以及设置在III-V族化合物半导体衬底上方的栅叠层。栅叠层包括：设置在具有（110）晶体定向的表面上方的高-k介电层、以及设置在高-k介电层上方的栅电极。本发明还提供了用于减小高-k介电层和III-V族化合物半导体器件之间的费米能级牵制的（110）表面定向。

摘要： 本申请提供两片无缺陷的单层石墨烯作为探针，并将其转移到待测光电极和导电玻璃对照电极的表面，然后根据电极性质设置电化学原位拉曼光谱测试条件，并对待测电极及对照电极进行原位拉曼光谱测试；通过拟合对照电极上石墨烯G峰波数与外加电势(费米能级)之间的关系，得到参照曲线，将待测电极表面测试得到的石墨烯G峰波数与参照曲线进行比较计算，即可定量得到待测电极的费米能级；该方法能够将不易测量的光电极费米能级进行直接测量，有利于光电极的材料的进一步优化。

摘要： 一种判断电子器件费米能级发生钉扎效应的方法，涉及一种电子器件发生费米能级钉扎效应的确定方法。本发明为了解决目前还没有一种针对粒子辐射环境用电子器件发生费米能级钉扎效应的确定方法的问题。本发明首先利用软件计算辐照粒子在芯片材料中单个辐照粒子产生的空位数量，确定辐照粒子种类和能量，然后选择不同辐照注量进行辐照试验，辐照注量点不少于3个并对辐照后器件进行深能级瞬态谱测试；对比按照不同辐照注量的DLTS结果曲线，分别比较深能级缺陷和浅能级缺陷对应的信号峰，如果随着辐照注量的增大，深能级缺陷浓度升高且浅能级缺陷浓度降低，则器件材料发生了费米能级的钉扎效应。本发明适用于电子器件发生费米能级钉扎效应的确定。

摘要： 本发明涉及一种费米能级可调的石墨烯异质结结构，包括衬底层，衬底层上为中间设有矩形窗口的第一矩形金电极；衬底层与矩形窗口构成矩形凹槽；矩形凹槽内设有石墨烯层，石墨烯层的底面与衬底层接触，边缘沿所述第一矩形环状金电极的内壁向上延伸至第一矩形环状金电极的顶部后向外折弯延伸，石墨烯层位于矩形凹槽内部分的上方设有P型掺杂的纳米锗薄膜层。本发明是利用一种硅基纳米材料即纳米锗薄膜材料与石墨烯之间形成异质结结构，使得纳米锗与石墨烯之间产生电荷转移行为，从而对石墨烯的费米能级进行调控。这种方式避免了化学掺杂方式调控石墨烯费米能级对石墨烯材料所造成的结构性的破坏以及光吸收率低的问题。

摘要： 本发明涉及基于天然石墨烯费米能级调制的智能调光膜及其制备方法，所述智能调光膜从下至上依次设置：包含石墨烯膜的第一变色电极单元、电解质单元、包含石墨烯膜的第二变色电极单元；所述石墨烯膜是由天然石墨烯材料在透明衬底上平铺构成。该智能调光膜利用天然石墨烯静电吸附电解质掺杂来调制石墨烯费米能级，从而调制石墨烯对特定波长光线的吸收率。该智能调光膜制备方法简单、原料和生产成本低廉、优化的结构设计实现了智能调光膜的性能提升。

摘要： 本发明公开了一种具有改进的器件性能的器件及其制造方法。示例性器件包括III-V族化合物半导体衬底，该III-V族化合物半导体衬底包括具有（110）晶体定向的表面、以及设置在III-V族化合物半导体衬底上方的栅叠层。栅叠层包括：设置在具有（110）晶体定向的表面上方的高-k介电层、以及设置在高-k介电层上方的栅电极。本发明还提供了用于减小高-k介电层和III-V族化合物半导体器件之间的费米能级牵制的（110）表面定向。