Si基体中掺杂B,P的第一性原理研究

合集下载

Si基体中掺杂B,P的第一性原理研究

Si基体中掺杂B，P的第一性原理研究摘要：B和P是太阳能级多晶硅中的主要非金属杂质。

本文利用第一性原理计算方法，基于V ASP软件计算Si晶体中依次掺杂B、P原子，不同掺杂原子个数时Si晶体的自由能、结合能以及态密度。

通过相同的掺杂原子数时，不同掺杂位置时Si晶体自由能、结合能的具体数值来找到Si晶体掺杂B、P原子的具体过程。

计算结果表明，由于无论怎样掺入P，其形成能均为正数，故掺杂P 时无法通过直接替换Si原子的方法进行掺杂。

由于向Si中掺入B时其形成能始终为负数，即体系的总能量均升高，故向Si基体中直接替换B原子的掺杂方法是可行的，并找到了具体的掺杂过程。

一、计算方法基于密度泛函理论的第一性原理计算已经在各种材料计算中得到广泛的应用。

本文基于V ASP软件计算了在赝势条件下Si晶体中依次掺杂B、P原子数，不同掺杂原子个数时Si晶体的自由能、结合能以及态密度。

通过相同的掺杂原子数时，不同掺杂位置时Si晶体自由能、结合能的具体数值来找到最稳定的掺杂形态找到Si晶体掺杂B、P原子的具体过程。

二、计算过程A 1 B1A首先讨论无掺杂原子的情况此时V ASP给出free energy TOTEN为-346.99134eV，形成能则为0eV。

MS 软件给出的晶格图为A1B掺杂一个原子掺杂一个B或P原子时，杂质原子所在位置均等效。

在MS上任选一点即可，算出掺杂B时free energy TOTEN为-347.45804eV，形成能为-0.4667eV；掺杂P时free energy TOTEN为-346.78050eV，形成能为0.21084eV。

MS软件给出的晶格图为B1。

C掺杂两个原子当掺杂两个B或P原子时，杂质原子的位置则会出现几种不同的情况，下面进行分情况讨论。

C 1 C 2 C3如图C1，由V ASP算得掺杂B时free energy TOTEN为-347.412888eV，形成能为-0.421548eV；掺杂P时free energy TOTEN为-346.353895eV，形成能为0.637445eV。

Si原子在CeO2(111)表面吸附与迁移的第一性原理研究

Si原子在CeO2(111)表面吸附与迁移的第一性原理研究贾慧灵;任保根;刘学杰;贾延琨;李梅;吴锦绣【摘要】为探究Si原子在CeO2(111)表面吸附的微观行为,采用第一性原理的方法研究了Si原子在CeO2(111)表面的吸附作用、电子结构和迁移过程,计算了Si 原子在CeO2(111)表面的吸附能,最稳定及次稳定吸附位置的电子态密度与电荷密度分布、迁移激活能.计算结果表明:Si原子最易吸附于基底表层的O原子上,其中O桥位(Obri)吸附作用最强,O顶位(Ot)和O三度位(Oh)吸附强度次之.Si原子仅对其最邻近的表层O原子结构影响较大,这与Si原子及其最邻近的O原子间电荷密度重叠程度增强的结果一致.Si原子最易围绕着Ot位从Obri位向Oh位迁移,迁移所需激活能为0.849 eV.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2018(052)007【总页数】8页(P1214-1221)【关键词】Si;CeO2;吸附;电子结构;迁移【作者】贾慧灵;任保根;刘学杰;贾延琨;李梅;吴锦绣【作者单位】内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头 014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】O781CeO2是一种具有立方萤石结构的稀土金属氧化物，因其具有抛光效率高和抛光表面清洁等特点，在化学机械抛光领域得到普遍应用[1-3]。

传统CeO2的抛光效果已不能满足超精密抛光的需求，Si元素掺杂铈基抛光粉改变了颗粒形貌及团聚状态等性能，具有更好的抛光特性而备受关注。

Lee等[4]和Sun等[5]的实验表明，SiO2-CeO2表面积增大、抛光率高。

柴明霞等[6]采用氨水沉淀法制备了CeO2-SiO2复合物，结果表明，随着SiO2掺杂量的增加，复合氧化物表面积、团聚颗粒粒度和分散度增大。

Si中B元素的室温扩散与吸杂现象研究

硅中硼元素的室温扩散与吸杂现象研究谢兮兮导师：秦国刚2015.6Diffusion and Gettering of B Elements in Si at Room TemperatureByXixi XieDirected ByProf.Guogang QinSchool of Physics,Peking UniversityJun.2015摘要半导体材料是制造电子设备不可或缺的材料，在当下的信息化社会里占据尤为重要的地位。

半导体中掺入微量的杂质元素，就会对半导体的物理和化学性质产生决定性影响。

硼元素是半导体中的重要受主杂质，在硅中主要以代位形式存在。

传统改变掺杂在硅中硼的方法是，在高温下通过提高代位硼扩散系数来实现。

本文探讨在室温的条件下，使用高密度等离子体刻蚀机处理硅样品，以实现硼的快速扩散和吸杂，并尝试提出解释的吸杂机制。

关键词：半导体硼元素扩散室温吸杂AbstractSemiconnductor material is fundamental for manufacturing electronic equipment and the development of the information society.The impurity elements which are adulterated in Silicon have an important impact on the physical and chemical properties of semiconductor material.The most common acceptor impurity element, Boron,exists in the form of substitutional impurity.The traditional method of altering Boron element in Silicon is to reach a high temperature.The article will focus on how to alter the Boron element at room temperature with ICP,and give a proper explanation.Keywords:seimiconductor,diffusion of Boron,gettering at room temperature目录第一章引言 (1)第二章硅中浅能级杂质和实验相关设备原理介绍 (2)2.1浅能级杂质的存在方式与基本属性 (2)2.2硅中B、P、As等杂质的扩散与高温吸杂 (4)2.2.1杂质扩散 (4)2.2.2高温吸杂 (6)2.3高密度等离子体刻蚀机运行原理与离子注入简介 (7)2.3.1高密度等离子体刻蚀机 (7)2.3.2离子注入 (8)第三章ICP刻蚀下硅中硼的室温扩散与吸杂机制 (11)3.1实验方法 (11)3.2实验数据与结论 (11)3.3讨论与机制猜测 (14)第四章结论与展望 (20)第一章引言自然界分导体、绝缘体和半导体三类。

基于第一性原理的Ⅳ主族新型半导体材料的物性研究

基于第一性原理的Ⅳ主族新型半导体材料的物性研究基于第一性原理的Ⅳ主族新型半导体材料的物性研究引言随着信息技术的迅猛发展，对新型半导体材料的需求不断增加。

作为半导体行业的关键材料之一，Ⅳ主族元素如碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)和石墨烯等材料成为集电子学、光电子学和能源转换等领域的研究热点。

对于这些Ⅳ主族新型半导体材料的物性研究，基于第一性原理方法成为当前最为有效的研究手段之一。

本文将详细介绍基于第一性原理的Ⅳ主族新型半导体材料的物性研究进展，并展望其未来的应用前景。

第一性原理方法简介第一性原理方法是一种基于量子力学原理的计算方法，可以从头计算得到材料的电子结构和物理性质。

该方法的关键在于解Schrödinger方程，通过求解该方程中的电子波函数和能量本征值，可以得到电子态密度、带结构、能带间隙、晶格振动等与材料物性相关的信息。

第一性原理方法通过基于密度泛函理论(DFT)的计算模拟，成为探索新型半导体材料的物性的重要方法。

Ⅳ主族新型半导体材料的物性研究进展1. C材料碳材料以其特殊的化学成分和物理性质成为研究的焦点之一。

基于第一性原理的研究表明，碳材料可以具有多种不同结构和性质。

例如，石墨烯具有优异的电导率和热传导率，可用于高性能电子器件的制备。

纳米碳管具有较高的力学强度和导电性，广泛应用于纳米器件和催化剂。

此外，纳米碳材料也显示出优异的光学和电化学性能。

2. Si材料硅是最常用的半导体材料，其电子学性能以及与其他材料的界面特性一直是研究的焦点。

通过第一性原理方法的研究，可以揭示硅材料的带隙、晶格振动、界面能带对齐等物性信息，为其在电子学领域的应用提供理论指导。

此外，通过对硅材料的掺杂和合金化等调控方法，可以进一步提高其电子传输性能，拓宽其应用领域。

3. 其他Ⅳ主族材料除了碳和硅，锗和锡等Ⅳ主族材料也受到广泛关注。

基于第一性原理方法的研究表明，锗材料具有优异的光学和电子学性能，在光电子器件和能源转换等领域具有潜在应用。

Sn掺杂BaTiO+3压电特性的第一性原理研究

代号分类号学号密级10701TN3 公开1028121725题(中、英文)目Sn掺杂BaTiO3压电特性的第一性原理研究First-Principles study of the piezoelectriccharacteristicsof Sn-doped BaTiO3作者姓名李金明指导教师姓名、职务施建章副教授学科门类工学提交论文日期二○一三年一月学科、专业材料学西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。

本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。

学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。

(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。

本人签名：日期导师签名：日期Sn掺杂BaTiO压电特性的第一性原理研究3摘要摘要压电陶瓷是一类重要的功能材料，随着环境协调性发展的需要，开发新型无铅压电铁电陶瓷，成为一项紧迫且具有重大实用意义的课题。

无铅压电陶瓷的主要性能与铅基压电陶瓷相比还存在较大的差距，因此要获得与PZT基压电陶瓷性能相近的无铅体系，还需要进行大量深层次的研究工作。

SiC材料P型掺杂的第一性原理研究的开题报告

SiC材料P型掺杂的第一性原理研究的开题报告一、研究背景SiC材料是一种具有广阔应用前景的半导体材料，其具有高硬度、高热稳定性、高电子迁移率等特点，是目前用于高功率、高频率器件制作的材料之一。

P型掺杂在SiC材料中是非常重要的一项技术，其可以用于制备p-n结、MOSFET器件等。

目前对SiC材料P型掺杂的研究主要集中在实验测量、理论分析等方面，但是由于传统实验方法的限制，不同条件下实验测量结果存在一定的误差，而理论分析方法并不能完全解释P 型掺杂过程的内在机制。

因此，开发一种新的理论分析方法，深入研究SiC材料P型掺杂机制，对于指导实验设计和优化器件性能等方面具有重要意义。

二、研究内容本研究拟采用第一性原理计算方法，通过VASP软件对SiC材料P型掺杂机制进行深入研究。

具体研究内容如下：1.构建SiC晶体结构模型，并确定计算的方法。

2.优化晶格结构，计算晶体的基本物理性质，如晶格常数、能带结构等。

3.确定P型杂质原子的掺杂位置及浓度，并计算其电子结构、轨道分布等信息。

4.分析杂质原子掺入后，晶体的电子结构和能带结构的变化，并评估其导电性能与光学性能。

三、研究意义1.通过第一性原理计算方法研究SiC材料P型掺杂过程的内在机制，对指导实验设计和优化器件性能等方面具有重要意义。

2.深入研究SiC晶体的基本物理性质，可为SiC材料的相关应用提供更加准确的理论基础。

3.对推动半导体材料在电力电子、微电子学等高科技领域的应用，具有积极意义。

四、研究方法本研究采用第一性原理计算方法，通过VASP软件对SiC材料P型掺杂机制进行研究。

五、论文结构安排第一章：绪论1.1 研究背景与意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容及方法第二章：基础理论知识2.1 半导体材料的基本理论知识2.2 SiC材料的基本性质2.3 第一性原理计算方法的基本原理第三章：SiC材料P型掺杂的第一性原理计算3.1 SiC材料的建模和计算方法3.2 杂质原子掺入SiC晶体后的电子结构分析3.3 杂质原子掺入SiC晶体后的导电性能和光学性能分析第四章：结论4.1 研究结果及分析4.2 研究成果的意义与展望参考文献。

Si掺杂InN的电子结构和光学性质的第一性原理计算

2. 2 态密度分析图 3是不同比例 Si掺杂 InN 的总态密度变化对比情况. 由图可见 , Si掺杂后总态密度下价带的峰值变小. Si 掺杂比例为 0%、 6. 25%、12. 5%和 25%的下价带的最高峰分别位于
- 13. 22、- 14. 98、- 15. 16 和 - 15. 44 eV. 从总态密度的变化能够看出 , Si掺杂后 InN 的电子趋于占据低能级 ,而且掺杂比例越高趋势越明显 ,这与能带结构所反映的趋势一致. 来自 In (4d)和 N (2 s)轨
1 理论模型和计算方法
计算采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势 ( PW P)方法 ,电子的交换关联能用广义梯度近似 ( GGA )描述 [ 10211 ]. 构建的模型为 32原子的 2 ×2 ×2的纤锌矿结构超原胞 (如图 1) , 在各个方向上的原子数都是基本单原胞原子个数的两倍 ,晶格常数采用实验数据 a = 0. 353 nm , c = 0. 569 nm , u = 0. 038 nm[ 12 ] ,属于 P63mc空间群. 在超原胞中掺入不同比例的 Si,并取代 In的位置 ,但并不改变晶体结构 ,原胞建立起来之后我们对其进行优化. 最后 ,基于优化好的超晶胞 ,我们计算了它们的带隙、能带结构以及光学性质. 参与计算的价态电子为 : N ( 2 s2 2p3 ) 、Si ( 3 s2 3p2 ) 、In ( 4d10 5 s2 5p1 ) ,
收稿日期 : 2008 - 05 - 01 基金项目 :四川省应用基础研究基金 (2006J132052)资助项目 3 联系作者简介 :徐明 (19692) ,男 ,教授 ,主要从事凝聚态物理的研究

P和As掺杂Mn_(4)Si_(7)第一性原理计算

第５０卷第２期２０２１年２月人　工　晶　体　学　报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＹＮＴＨＥＴＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳＶｏｌ．５０　Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０２１Ｐ和Ａｓ掺杂Ｍｎ４Ｓｉ７第一性原理计算钟　义，张晋敏，王　立，贺　腾，肖清泉，谢　泉（贵州大学大数据与信息工程学院，新型光电子材料与技术研究所，贵阳　５５００２５）摘要：采用第一性原理计算方法，对本征Ｍｎ４Ｓｉ７以及Ｐ和Ａｓ掺杂的Ｍｎ４Ｓｉ７的电子结构和光学性质进行计算解析。

计算结果表明本征Ｍｎ４Ｓｉ７是带隙值为０．８１０ｅＶ的间接带隙半导体材料，Ｐ掺杂Ｍｎ４Ｓｉ７的带隙值增大为０．８３９ｅＶ，Ａｓ掺杂Ｍｎ４Ｓｉ７的带隙值减小为０．７５２ｅＶ。

掺杂使得Ｍｎ４Ｓｉ７的能带结构和态密度向低能方向移动，同时使得介电函数的实数部分在低能区明显增大，虚数部分几乎全部区域增加且８ｅＶ以后趋向于零。

此外掺杂还增加了高能区的消光系数、吸收系数、反射系数以及光电导率，明显改善了Ｍｎ４Ｓｉ７的光学性质。

关键词：第一性原理；Ｍｎ４Ｓｉ７；掺杂；能带结构；态密度；光学性质中图分类号：Ｏ４６９文献标志码：Ａ文章编号：１０００９８５Ｘ（２０２１）０２０２７３０５ＦｉｒｓｔＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＰａｎｄＡｓＤｏｐｅｄＭｎ４Ｓｉ７ＺＨＯＮＧＹｉ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｍｉｎ，ＷＡＮＧＬｉ，ＨＥＴｅｎｇ，ＸＩＡＯＱｉｎｇｑｕａｎ，ＸＩＥＱｕａｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｅｗＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｇＤａｔａａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｎｄＰ，ＡｓｄｏｐｅｄＭｎ４Ｓｉ７ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｉｓｒｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃＭｎ４Ｓｉ７ｉｓａｎｉｎｄｉｒｅｃｔｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈａｇａｐｏｆ０．８１０ｅＶ，ｔｈｅＰｄｏｐｅｄＭｎ４Ｓｉ７ｂａｎｄｇａｐｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｏ０．８３９ｅＶ，ａｎｄｔｈｅＡｓｄｏｐｅｄＭｎ４Ｓｉ７ｂａｎｄｇａｐｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｏ０．７５２ｅＶ．Ｄｏｐｉｎｇｃａｕｓｅｓａｓｈｉｆｔｔｏｔｈｅｌｏｗｅｎｅｒｇｙｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄｃａｕｓｅｓａｎｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｒｅａｌｐａｒｔｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｎｏｔａｂｌｙｉｎｔｈｅｌｏｗｅｎｅｒｇｙｒｅｇｉｏｎａｎｄａｎｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｉｍａｇｉｎａｒｙｐａｒｔｉｎａｌｍｏｓｔａｌｌｒｅｇｉｏｎ，ｉｍａｇｉｎａｒｙｐａｒｔｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｏｚｅｒｏａｆｔｅｒ８ｅＶ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｄｏｐｉｎｇｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎｔｈｅｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＭｎ４Ｓｉ７．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；Ｍｎ４Ｓｉ７；ｄｏｐｉｎｇ；ｂａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｔａｔｅ；ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ收稿日期：２０２０１１２６基金项目：国家自然科学基金（６１２６４００４）；贵州省科学技术基金（黔科合基础［２０１８］１０２８）；贵州大学研究生重点课程（贵大研［２０１５］０２６）；贵州省高层次创新型人才培养项目（黔科合人才［２０１５］４０１５）；贵州省留学回国人员科技活动择优资助项目（黔人项目资助合同［２０１８］０９）作者简介：钟　义（１９９４—），男，湖南省人，硕士研究生。

不同浓度下V掺杂Mg_(2) Si的第一性原理研究

不同浓度下V掺杂Mg_(2) Si的第一性原理研究
梁前;谢泉;王熠欣;罗祥燕
【期刊名称】《原子与分子物理学报》
【年(卷),期】2022(39)3
【摘要】本文用基于密度泛函理论的超软赝势平面波方法,分别计算了四种V掺杂模型Mg_(2-x)V_(x)Si(x=0,0.25,0.5,0.75 )的电子结构和光学性质,并对其能带图、态密度图和光学性质进行了分析. 结果表明,V掺杂之后会使Mg_(2) Si由其原本的半导体性变为半金属性,在费米能级处出现了杂质能级,态密度图也显示V元素的3d轨道的贡献在费米能级附近占据主导地位,Mg_(2) Si的光学性质随着V元素的掺入也发生了改变. 该文为Mg_(2) Si材料在电子器件和光学器件方面的应用提供了理论依据.
【总页数】7页(P111-117)
【作者】梁前;谢泉;王熠欣;罗祥燕
【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O471
【相关文献】
1.K、Ti掺杂Mg_(2)Si电子结构和光学性质的第一性原理研究
2.Nd掺杂
Mg_(2)Si电子结构和光学性质的第一性原理研究3.过渡金属元素Sc、Cr和Mn
对Mg_(2)Ge掺杂的第一性原理研究4.不同浓度Nb掺杂ZnO第一性原理研究5.Cd、Sr掺杂Mg_(2)Ge电子结构和光学性质的第一性原理研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第一性原理研究Pt掺杂NiTi金属间化合物晶体结构与电子结构

第一性原理研究Pt掺杂NiTi金属间化合物晶体结构与电子结构别业旺;孙卫国【摘要】利用第一性原理研究了Pt掺杂B2结构的NiTi合金的晶体结构与电子结构.研究表明,Pt掺杂比例不高于6.25%时,体系的结构不发生变化,并且点缺陷形成能更低,说明掺杂Pt元素能提高体系的稳定性.而态密度,布局分析以及电荷密度分布的计算进一步表明,Pt原子的d电子成键能力很强,与周围原子剧烈的相互作用,结构更为稳定.通过比较不同取代位点得出Pt更倾向于取代Ni位.【期刊名称】《西南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(037)004【总页数】6页(P647-652)【关键词】NiTi金属间化合物;Pt掺杂;电子结构【作者】别业旺;孙卫国【作者单位】四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065;四川大学原子与分子物理研究所四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】O56Due to the excellent shape memory effect and super elastic behavior, NiTi intermetallic compound, is widely applied in many fields, such asautomation, aerospace and biomedical science [1-3]. Moreover, because alloying element plays an important role in controlling the martensite transformation temperature or modifying crystalline structure, the NiTi-based ternary alloys are also gained more and more attentions, such as Ni-Ti-Hf, Ni-Ti-Cu, Ni-Ti-Zr, Ni-Ti-Nb, Ni-Ti-Al,Ni-Ti-Mn, Ni-Ti-Pt and Ni-Ti-Pd[4-12]. However, almost all of these alloying elements will increase the Matensite transformation temperature and it is a disadvantage for applying the pseudoelastic properties of NiTi on medicaldevices.Fortunately, there exits an exception that Pt (with additions of 0-10 at.%) can decrease the transformation temperature of NiTi alloy[13]. In addition, NiTiPt alloys demonstrate a much smaller stress hysteresis and smaller temperature dependence of transformation stress comparing to NiTi alloys, with the strength and ductility of NiTiPt and NiTi alloys are basically identical [13]. Therefore, the NiTiPt alloy is a potential material for medical devices and thus many researches is concentrated on this material. In this paper, the crystalline structure, site preference, electronic structure and bonding behavior of Pt-doped NiTi intemetallic compound are investigated by using the first principle method.The calculations presented in this study are performed with the Cambridge Serial Total Energy Package[14-15](CASTEP), based on the density functional theory, using Vanderbilt-type ultrasoft pseudopentials[16] and a plane-wave expansion of the wave functions. We use the generalized gradient approximation (GGA) in the scheme of Perdew-Wang[17] (PW91) to describe the exchange and correlation potential. The structure isoptimized with the Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno method[18]. The plane-wave cutoff energy of 500 eV is employed. The k-mesh is setto be 8×8×8 Monkhorst-Pack grid. The convergence is assumed when the forces on atoms are less than 0.03eV/ Å. The self-consistence convergence of energy is set to 1×10-6 eV/atom, and the displacement tolerance is set to be 0.0002nm while the stress diviation is with the value of 0.1 GPa. All necessary convergence tests are performed to be reliable.Structure of B2-NiTi is composed of Ni and Ti cubic sublattices, and the Ni and Ti atoms are commutable because of geometrical symmetry[19]. In this paper, we create a structure named Ni8Ti8 (2×2×2 supercell of NiTi,a=b=c=6.028，α=β=γ=90°, shown in Fig.1. a). With the center atom (Ni or Ti) of Ni8Ti8 replaced by Pt atom, the Pt-doped NiTi alloy crystal lattice structures (Ni8Ti7Pt and Ni7Ti8Pt, shown in Fig.1.(b) and (c)) are constructed. So the doping concentration in our model is set to be 6.25 at%, and this value is in the range of most of theoretical and experimental study [11,13].3.1 Crystal structureThe fully relaxed equilibrium lattice constants and other theoretical or experimental results are listed in Table.1.Ni8Ti8 is still cubic, as shown in Table.1. The calculated a=6.041nm, which is in good agreement with the experimental and other theoretical value[20,23]. Ni8Ti7Pt and Ni7Ti8Pt still retain initial cubic structures, which mean that Pt doping may not change the cubic structure of NiTi system under the doping concentration of6.25%. For the optimized Ni8Ti7Pt,the lattice constants are slightly smallerthan that of Ni8Ti8. However, the calculated lattice constants of Ni7Ti8Pt are larger than that of Ni8Ti8. These results indicate that different substitution sites (PtTi and PtNi) bring about the difference in the change trend of lattice constants.3.2 Formation energyThe formation energy (Ef) is a key issue to estimate the difficulty of the formation of point defect[24]. In this work,two kinds of points caused by different Pt substitution (named as PtNi and PtTi), are studied in detail. The formation energy is defined as followWhere EtNixTiyXz is the total energy of X-doped supercell, and ENibulk, ETibulk, EXbulk are the total energy of the fcc Ni, hcp Ti and fcc Pt, respectively. The formation energy of the three supercells is listed in Table 1. It is obviously that both Ni8Ti7Pt and Ni7Ti8Pt have smaller Ef compared to Ni8Ti8, indicating that Pt dopant will strengthen the stability of NiTi alloy. Furthermore, as the lower formation energy of Ni7Ti8Pt is, it can be inferred that Pt is likely to occupy Ni site in Ni8Ti8 crystal lattice.3.3 Density of statesAs the addition of Pt, the geometrical structure has changed, and the electrical structure varies correspondingly. In this work, the consequence of Pt doping in NiTi is investigated qualitatively by partial density of states (PDOS) of each atom. The 5d electron occupied absolutely all the electron configuration of Pt, meaning that the 5d electron made almost all the contribution of electronic structure of Pt atom. As to Ni atom, we only analysis the 3d electrons because of the contribution of s and p electronsis negligible. In our discussion, we plan to discuss the s and p electron of Ti atoms at first, and then focus on the d electrons of the three elements in NiTi alloy.The PDOS of s electron of Ti atom is shown on the top of Fig.2, while the p electron of that is shown at the bottom.The line of Ni7Ti8Pt is nearly the same with that of Ni8Ti8, while the peak of the Ni8Ti7Pt line is lower than the original Ni8Ti8, both in the two part of Fig.2. The results only meant to show that the contribution of s and p electron of Ti atom are reduced by the Pt substituting central Ti atom, but have no change when Pt substitutes central Ni atom.The PDOS of d electron of each atom are shown in detail in Fig.3, top panel for Ti-d PDOS, middle panel for Ni-d PDOS, and bottom panel for Pt-d PDOS. For the Ti-d PDOS, the line of Ni8Ti7Pt moves away from Fermi energy, while the line of Ni7Ti8Pt keeps the same with Ni8Ti8. For the Ni-d PDOS, the lines of Ni8Ti7Pt and Ni7Ti8Pt move downward,comparing with that of Ni8Ti8. Furthermore, the line of Ni8Ti7Pt drops deeper. It can be inferred that the d PDOS of Ni and Ti atom will be weaken significantly with the Pt substitution for Ti, but stay the same as the Pt substituting for Ni.For the Pt-d PDOS, the line of Pt does not appear any obvious peak in the hexagonal Pt, but presents strong peaks near the Fermi energy as the alloying element in NiTi intermetallic compound. Furthermore, the line of Ni7Ti8Pt has the higher and narrower peaks than that of Ni8Ti7Pt. Drawn by these discoveries, it is no doubt that the Pt has strong interaction with Ni or Ti atoms due to the d electrons, and this interaction behaves moreintensive in Ni7Ti8Pt.To summarize the discussion mentioned above, we point out that, different sites of substitution result in different influence on the electron structure, and the Pt prefers to substitute Ni site. In a word, it is possible that the PtNi will dominate the doping behaviors.3.4 Population analysisIn order to reveal the influence of Pt doping on the electron structure of NiTi supercell for further, we obtain the Milliken population of the centre atom and its nearest neighbor atoms, and then analyze the charge gain or loss behaviors. Table 2 lists the results of Milliken population, indicating that the Pt doping changed the charge distributions of each atom at different levels. For the Ni8Ti8, the Ni atom gains 0.33 , as the Ti atom lost the equal charge, which means that bonding is dominant in the electronic interactions. As to the Ni8Ti7Pt, Ni and Pt atom have minus charge,and manifest gaining charge, and then resulting in competition between them. For the Ni7Ti8Pt, the charge of Pt and Ti has opposite sign. Furthermore, the charge of the Pt atom is with the value of -1.09, meaning that the Pt has very strong ability of gaining electrons. From the discussion above, it is inferred that the substitution of central Ni atom for a Pt atom can enforce the bonding interactions.3.5 Electron densityElectron density provides additional information regarding the consequences of the detailed electron structure described above. Fig.4 plot the density electron of (110) plane of each structure. As see in thisfigure, there is the hybridization between the Ni(Pt) and Ti(Pt) atoms. However, the charge density around Ni and Ti atoms is lower and more localized than that around Pt atoms. Therefore, the hybridization between the Pt and Ti(Ni) is stronger than that between the Ti and Ni atoms. Moreover, the hybridization between Pt and Ti atoms is stronger than that between the Pt and Ni atoms, indicating that PtNi is more stable.In this work, we implement the first principle calculation to determine the structure stability and electron structure properties of NiTi intermetalic compound with or without Pt doping. The formation energies of bothNi8Ti7Pt and Ni7Ti8Pt rose, indicating that the NiTi alloy manifests more stable after Pt doping. The results of partial density of states,Milliken population and electron density analysis demonstrate that the Pt atom prefers to replace the Ni atom.【相关文献】[1] WEVER D J, VELDHUIZEN A G , VERIES J DE, et al. Electrochemical and surface characterization of a nickel–titanium alloy[J].Biomaterials, 1998, 19: 761-769.[2] RUTA R S, GADIYAR A S, MADANGOPAL K et al. Biocompatibility of Ni-Ti shape memory alloy[J]. Corrosion,1993, 28:217-221.[3] THIERRY B, TABRIZIAN M, TREPANIER C, et al. Effect of surface treatment and sterilization processes on the corrosion behavior of NiTi shape memory alloy[J]. J Biomed Mater Res, 2000,51: 685-693.[4] LI C B, LI M K, YIN D, et al. First principles study on the charge density and the bulk modulus of the transition metals and their carbides and nitrides[J]. Chin Phys, 2005, 14: 2287-2292.[5] XU X G , WANG C Z, LIU W, et al. Ab initio study of the effects of Mg doping on electronic structure of Li (Co, Al) O2[J]. Acta Phys Sin, 2005, 54: 313-316.[6] WU H LI, ZHAO X Q, GONG S K. Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算[J]. Acta Phys Sin, 2010, 59:515-520.[7] K OTSUKA, X REN. Physical metallurgy of Ti-Ni-based shape memory alloys[J]. Progress in Materials Science, 2005, 50: 511-678.[8] SANJABI S, CAO Y Z, BARBER Z H. Multi-target Sputter Deposition of High Temperature Shape Memory Ni50Ti50-xHfx Thin Films[J]. Sens Actuators A, 2005, 121: 543-548.[9] BERTHEVILLE B. Powder metallurgical processing of ternary Ni50Ti50−xZrx(x = 5, 10 at.%) alloys[J]. J Alloys Compd, 2005,398:94-99.[10] XU Y, SHIMIZU S, SUZUKI Y, et al. Recovery and recrystallization processes in Ti---Pd---Ni high-temperature shape memory alloys [J].Acta Mater,1997, 45: 1503-1511.[11] MOHANCHANDRA K P, SHIN D, CARMAN G P. Deposition and characterization of Ti-Ni-Pd an Ti-Ni-Pt shape memory alloy thin films[J]. Smart Mater Struct, 2005, 14: S312-S316.[12] MOSCA H O, BOZZOLO G, GROSSO M F DEL. Thermal and physical properties of Al-Ni-Ru-M alloys[J]. Intermetallics,2009,162: 99-105.[13] LIN B, GALL K, MAIER H J, WALDRON R. Structure and thermomechanical behavior of NiTiPt shape meomory alloy wires[J].Acta Biomaterialia,2009,5: 257-267.[14] KEIJI W, MASATOSHI S, HIDEAKI T, et al. Formation of composite oxide films on Aluminum by Sol-Gel coating and anodizing-For the development of high performance Aluminum electrolytic capacitors[J].Electrochemistry ,2001, 69: 407-413.[15] KEIJI W, MASATOSHI S, HIDEAKI T. Foramtion of Al-Zr composite oxide films on aluminum by sol-gel coating and anoding[J].J Electroanal Chem, 1999, 473: 250-255. [16] Vanderbilt D. Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized engenvalue formalism[J].Phys Rev B, 1990, 41: 7892-7895.[17] PERDEW J P, CHEVARY J A, VOSKO S H, et al. Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation[J]. Phys Rev B, 1992, 46: 6671-6687.[18] PFROMMER B G, COTE M, LOUIE S G et al. Relaxation of crystals with the Quasi-Newton Method[J]. J Comput Phys, 1997, 131:133-140.[19] GOO E, SINCLAR R. The B2 to R transformation in Ti50Ni47Fe3 and Ti49.5Ni50.5 alloys[J]. Acta Metall, 1985,33: 1717-1723.[20] HATCHER N, KONTSEVOI Y, FREEMAN A J. Matensitic transformation path ofNiTi[J].Phys Rev B, 2009,79 020202(R).[21] GACHON J, NOTIN M, HERTZ J. The enthalphy of mixing of the intermediate phase in the systems FeTi,CoTi, and NiTi by direct reaction calorimetry[J]. Thermochim Acta, 1981, 48:155-164.[22] HATCHER N, KONTSEVOI O YU, FREEMAN A J. Role of elastic and shear stabilities inthe martensitic transformation path of NiTi[J]. Phys Rev B, 2009, 80: 144203-144220. [23] LU J M, HU Q M, YANG positon-dependent elastic properties and electronic structures of off-stoichiometric TiNi from first-principles calculations[J]. Acta Materialia , 2008,56: 4913-4920.[24] 尚家香, 喻显扬. 3d过渡金属在NiAl中的占位及对键合性质的影响[J]. 物理学报,2008,57:2380-2385.。

碳主族元素掺杂硅的第一性原理计算

碳主族元素掺杂硅的第一性原理计算作者：卜琼琼来源：《科技视界》 2015年第16期卜琼琼（云南机电职业技术学院，云南昆明 650203）【摘要】单晶硅的性质对所含杂质与缺陷十分敏感。

于是，为了在硅上获得适合于实际应用的光发射，人们对Si材料的改性主要采取引入与控制杂质和缺陷的方法，期望获得有效的发光中心，近年来，Si材料的掺杂改性在实验和理论上都获得了广泛的关注。

本文通过第一性原理的方法计算在硅中掺入C、Si、Ge、Sn、Pb等第四主族元素，来对它们的性质进行计算模拟，为Si的掺杂改性做理论分析指导。

【关键词】C族元素；Si；能带；态密度构造2x2x1共32个原子的超晶胞，其中浅色原子代表Si原子，深色原子代表C族（C、Ge、Sn、Pb）元素原子。

采用基于密度泛函理论(Density Functional Theory，DFT)结合平面波赝势方法的CASTEP软件包完成。

电子与电子之间的相互作用通过广义梯度近似(GGA)的PBE的计算方案来处理。

本文采用超软赝势(Ultra-soft pseudopotentials，Usp)描述离子实与价电子之间的相互作用势。

系统总能量和电荷密度在布里渊区的积分计算使用Monkhorst-Pack方案来选择k空间网格点，布里渊区k矢的选取为666，平面波截断能Ecut设为200eV。

经过参数优化，以上参数满足计算要求。

在分析中采用如下的局域轨道作为价轨：C 2s22p2、Si 3s2 3p2、Ge 4s2 4p2、Sn5s2 5p2、Pb 5d10 6s2 6p2。

为了得到体系的稳定结构，在Si实验晶格常数值附近对原胞体积和总能量进行优化。

通过计算不同掺杂原子原胞体积下的体系总能量，得出了Si晶体晶格常数a，b，c。

表1是Si正交相结构优化后的晶格常数。

由表1可看出，几何优化后得到的理论原胞参数与实验值比较接近，误差在1%，与实验值较相近。

对超晶胞进行原子替代，用第四主族元素原子分别取代体系中等同位置的一个Si原子，构成Si31X1体系（X分别为C、Si、Ge、Sn、Pb原子）。

半导体光催化材料中掺杂和耦合机理的第一性原理研究共3篇

半导体光催化材料中掺杂和耦合机理的第一性原理研究共3篇半导体光催化材料中掺杂和耦合机理的第一性原理研究1半导体光催化材料中掺杂和耦合机理的第一性原理研究随着环境污染的加剧，人们对清洁能源和环保技术的需求越来越迫切。

光催化技术因其高效、环保等优点备受关注。

半导体光催化材料是其中重要的一类材料，其在光催化反应中具有良好的稳定性、机械强度和光学性能。

但是，单一半导体的光催化活性有限，需要通过掺杂和耦合提高光催化性能。

掺杂和耦合是提高半导体光催化材料活性的重要手段。

掺杂是向半导体晶体中引入杂质，破坏原有的平衡，引发新的光学和电子学性质。

耦合是将两种或多种不同的半导体材料结合在一起，形成异质结，并可以扩展光响应范围，提高光催化活性。

在掺杂和耦合的过程中，第一性原理计算方法可以帮助我们深入探究其物理机理。

掺杂机理掺杂可以改变半导体的导电性和光学性质。

在半导体中引入掺杂原子会破坏半导体中禁带能量的纯度，使禁带能量降低或升高，产生新的能级。

目前最常见的掺杂元素有氧、氮、铟、锌等。

以氮掺杂的氧化钛为例，第一性原理计算表明，N掺杂后将产生N-Ti键，新的电子态位于禁带上方约0.7eV处。

这个新的电子态接近于导带边缘，会导致光吸收能力的增强。

此外，N掺杂还会改变氧化钛的电子能带结构，增加材料的导电性，提高反应速率。

综合来看，N掺杂可以加强氧化钛的光催化活性。

耦合机理在半导体光催化过程中，特定波长的光线激发半导体材料中的电子，激发的电子被传递到表层，进行氧化还原反应，将污染物转化为无害物质。

但是，单一半导体不能吸收全部波长的光线，需要多种半导体材料的优势互补，形成新的异质结，提高光催化活性。

目前最常见的耦合方式有heterojunction（异质结）、P-N结、Z-scheme等。

heterojunction（异质结）heterojunction是将两种不同半导体材料组合在一起形成的异质结，可以提高材料的光响应范围。

以TiO2/SnO2为例，第一性原理计算结果表明，异质结的带隙比单独的TiO2和SnO2更窄，这意味着异质结在更广泛的波长范围内吸收光线，提高了光催化活性。

过渡金属M(M=Fe、Co、Ni)掺杂纯铍团簇的第一性原理研究的开题报告

过渡金属M（M=Fe、Co、Ni）掺杂纯铍团簇的第一性原理研究的开题报告一、研究背景及意义团簇是一种中小尺寸的物质，由脂肪酸分子、蛋白质、DNA分子等最基本的生物分子形成，具有规则的几何结构，尺寸一般在1~10纳米范围内。

纳米科学及纳米技术是人类对团簇进行系统、彻底、系统的探究，是当今世界科技发展的热点之一。

纯铍（Be）团簇的研究是纳米科学中的重要分支之一，它不仅有着独特的化学反应、物理性质以及潜在应用价值，同时其微观结构与性质之间的关系也为催化领域、生物医学领域等提供了宝贵的研究思路。

在纳米材料中，过渡金属（如Fe、Co、Ni等）掺杂可以显著改变它们的性质，从而拓展其应用范围。

因此，本研究将探索过渡金属掺杂后对纯铍团簇结构与性质的影响，为其潜在应用提供理论基础。

二、研究内容及方法本研究将采用第一性原理计算方法，从理论上研究过渡金属（Fe、Co、Ni）掺杂纯铍团簇结构与性质之间的关系，研究内容包括：1. 过渡金属掺杂对纯铍团簇结构的影响：探究掺杂原子对团簇几何结构、稳定性和电子结构的影响。

2. 过渡金属掺杂对纯铍团簇性质的影响：研究掺杂原子对团簇的磁性、电导率、光学性质等的影响。

3. 数据分析：分析掺杂原子的位置、数目、性质等参数对纯铍团簇结构与性质影响的规律。

四、预期成果及意义通过理论计算，本研究将探究过渡金属掺杂纯铍团簇的结构与性质变化规律，得出以下预期成果：1. 提供纯铍团簇结构与性质的详细分析，揭示过渡金属掺杂对其影响的机理和规律。

2. 为纯铍团簇的应用提供理论基础和指导。

3. 为纳米材料的研究和开发提供新的思路和方法。

四、研究进度安排1. 研究文献综述和理论基础学习，完成开题报告。

时间：2周。

2. 建立模型并进行计算，得到团簇的结构、稳定性和电子结构等相关数据。

时间：6个月。

3. 进行数据分析、讨论与展示，并撰写论文进行发表。

时间：3个月。

五、参考文献1. Shing-Yi Suen, C. W. Bauschlicher, Jr. First-principles study of Be(n) (n = 5-11) clusters. Journal of Chemical Physics. 2002, 117, 4754.2. Yang X, Yang S, Chen G. Electronic and magnetic properties of Be n (n = 2-13) clusters doped with Fe impurity. Journal of Applied Physics. 2014, 115(6), 063906.3. Wang ZZ, Zhu QS, Liu W. Adsorption of hydrogen molecule on transition-metal-doped Be12 cluster: A density functional theory study. Journal of Computational Chemistry. 2019, 40(10):997-1004.4. Kunal S, Anupriya K, Gunjeet S. Probing the magnetic and electronic properties of Ni-doped Be(n) nanoclusters by density functional theory calculations. Physical Chemistry Chemical physics. 2018, 20(40):26277-26285.。

硅的p型掺杂工艺

硅的p型掺杂工艺硅(Si)是一种常见的半导体材料，其掺杂工艺对于调控硅材料的电性能具有重要意义。

其中，p型掺杂工艺是一种向硅材料中引入p型杂质的方法，可以使硅材料具备p型半导体的特性。

本文将对p型掺杂工艺进行详细阐述。

我们需要了解什么是p型掺杂。

p型掺杂是指向硅材料中引入p型杂质原子，如铝(Al)、硼(B)等，使硅材料中的电子浓度减少，空穴浓度增加，从而使硅材料呈现出p型半导体的特性。

在p型掺杂过程中，杂质原子取代硅晶格中的部分硅原子，形成p型杂质能级，使得硅材料的导电性质发生变化。

下面我们来介绍一种常用的p型掺杂工艺——扩散法。

扩散法是一种将p型杂质原子引入硅材料中的方法，具体步骤如下：1. 准备工作：首先准备好硅片作为基底材料，通常使用N型硅材料作为基底。

然后准备p型掺杂源，如三氯化硼(BCl3)或三氯化铝(AlCl3)等。

2. 清洗处理：将硅片进行清洗处理，去除表面的杂质和氧化层，以提高扩散效果。

3. 涂覆掺杂源：将p型掺杂源溶液涂覆在硅片上，并将其加热至一定温度。

在加热过程中，掺杂源会分解，释放出p型杂质原子。

4. 扩散过程：在加热的条件下，p型杂质原子会扩散到硅材料中，并取代部分硅原子。

扩散的深度和浓度可以通过控制温度、时间和掺杂源的浓度来调节。

5. 硅片回火：完成扩散过程后，将硅片进行回火处理，以去除残留的掺杂源和杂质。

通过上述步骤，我们可以成功地将p型杂质原子引入硅材料中，实现p型掺杂。

p型掺杂后的硅材料具有了p型半导体的特性，即导电性由电子主导变为空穴主导。

p型掺杂的应用非常广泛。

在半导体器件制造中，p型掺杂常用于制备p-n结，构建二极管、晶体管等器件。

此外，p型掺杂还能够调控材料的光学性质，用于制备太阳能电池、发光二极管等光电器件。

p型掺杂工艺是一种重要的半导体材料调控方法，能够使硅材料具备p型半导体的特性。

通过扩散法等工艺，我们可以成功地将p型杂质原子引入硅材料中，实现对硅材料导电性质的控制。

b,p原子掺杂si是替位

b,p原子掺杂si是替位原子掺杂是一种常见的改变材料性质的方法。

在材料科学领域，原子掺杂通常是通过向晶体中引入其他元素来实现的，而Si是指硅元素。

在这篇文章中，我们将重点介绍原子掺杂Si的替位现象，即将B 和P等元素掺杂到Si晶体中的替位位置，以及这种掺杂对Si材料性质的影响。

一、掺杂替位的原理原子掺杂替位是指将外来元素掺杂到晶体中的替位位置，取代晶格中原有的Si原子。

在材料科学中，掺杂常常用于调节材料的电子结构和化学反应性质。

掺杂替位的机制是通过晶格缺陷来实现的，即掺杂元素引入的空位或离子实际上会导致晶格畸变，从而影响Si材料的性能。

二、B、P原子掺杂Si的替位效果1. B原子掺杂Si的替位掺杂B原子可以将B元素引入Si晶体中，替代一部分Si原子的位置。

B原子掺杂后会引入额外的电子，这些电子会填补Si晶体中的空位，从而增加材料的载流子浓度。

因此，B原子掺杂Si可以将纯Si 材料转变为n型半导体，具有较高的电导率和导电性能。

2. P原子掺杂Si的替位相比于B原子，P原子的掺杂效果略有不同。

P原子掺杂Si时，它会替代一部分Si原子的位置，并引入额外的自由电子。

这些自由电子可以增加Si晶体中的导电性能，从而将材料转变为n型半导体。

此外，P原子掺杂还可以引入电子的轻质核，降低晶格振动，从而提高Si材料的导电性和电导率。

三、B、P原子掺杂对Si材料的影响1. 电导率提高由于B、P原子的掺杂，Si材料的导电性能得到了显著提高。

B掺杂Si和P掺杂Si均成为了n型半导体，具有较高的电导率。

这一特点使得这些材料在电子器件制造过程中得到广泛应用。

2. 材料性能调控B和P原子的掺杂可以调控Si材料的能带结构和电子密度，对其光学、磁学和热学性质产生显著影响。

这种调控特性使得B、P掺杂Si 被广泛应用于光电子领域、磁性材料制备和热电材料等方面。

总结：原子掺杂Si是一种常见的材料改性方法，其中B和P原子是常用的掺杂元素。

Si（001）-P（2×2）表面原子结构与电子态的第一性原理研究

Si（001）-P（2×2）表面原子结构与电子态的第一性原理研究刘芳;赵华;周武雷;郑勇;杨宇【期刊名称】《材料导报：纳米与新材料专辑》【年(卷),期】2015(029)002【摘要】采用基于第一性原理的密度泛函方法对Si（001）-p（2×2）表面的原子结构和电子态进行了系统的研究。

计算采用的是含有8个Si原子层的超晶胞结构，且电子态是由Si（001）-p（2×2）表面的优化结构分析所得。

计算结果表明表面形成了非对称二聚体，近表面几层原子发生相应的弛豫现象。

由于表面原子的配位环境发生变化，表面原子的电荷分布也发生了变化。

通过对比，得到了与实验结果一致的计算结果。

【总页数】5页(P156-159,185)【作者】刘芳;赵华;周武雷;郑勇;杨宇【作者单位】[1]黔南民族师范学院物理与电子科学系,都匀558000;[2]云南大学光电信息材料研究所,昆明650091【正文语种】中文【中图分类】O469【相关文献】1.Mn在Si(001)表面吸附的第一性原理研究 [J], 邱鑫茂;李鹏昌;何春洪;曾永志2.TiN(001)表面上3N1Ti1Si岛构型及其演变的第一性原理研究 [J], 刘学杰;吴帅;任元3.Cu(001)表面CO吸附单层结构和电子态的第一性原理研究 [J], 赵新新;宓一鸣4.Ag在Si(001)-(2×1)表面化学吸附的第一性原理研究 [J], 张芳;李伟;危书义5.SiH_4在Si(001)-(2×1)表面吸附的第一性原理研究 [J], 文黎巍;周俊敏;苗挂帅;贾瑜;杨仕娥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。