极性表面结构的第一性原理计算及其在SiC(001)-(2×1)表面中的应用

ZnO[0001]表面及其氢吸附性能的第一性原理研究崔红卫;张富春;邵婷婷;杨延宁【摘要】The electronic density of states and adsorption energy ofZnO[0001]surface are calculated by employing the first principles based on density functional theory,as well as investigate the influence of the surface thickness to the electronic density of states and adsorption energy. The results show that with increase of the surface layers of Zn rich and O rich surface,the electronic density of states near the Femi level has little change,which indicates that the surface thickness can't improve the adsorption performance. For the Zn rich surface adsorb hydrogen,the peak of density of states shifts to the lower energy orientation about 1 eV,while the amplitude did not change significant-ly. For O rich surface adsorb hydrogen,the density of states near the Femi level has an obvious change and the con-ductive ability enhanced,which reveal that oxygen rich surface has a strong adsorption ability to the hydrogen at-oms. The function plot of the adsorption energy with the surface layers indicates that surface thickness has little effect on the Zn rich surface,the adsorption energy range from -0. 37374 eV to -0. 37488 eV,while for the oxy-gen rich surface,the adsorb energy has an obviously change,range from -0. 32806 eV to -0. 48497 eV,which re-veal that increase the thickness of oxygen rich surface the adsorption energy can be enhanced.%采用密度泛函理框架下的第一性原理方法,计算了ZnO[ 0001 ]两种富裕表面吸附H的电子态密度和吸附能,探究了电子态密度和吸附能随表面厚度变化规律.结果表明,对于Zn富裕和O富裕的表面,随着表面层数的增加,费米能级附近的电子态密度变化很小,说明在一定范围内,增加吸附表面的厚度,对吸附性能的改善很小.Zn富裕表面吸附氢后,电子态密度主峰约向低能方向移动1eV,而强度变化不明显.而对于O富裕的表面,吸附H后,费米能级附近的电子态密度发生明显变化,导电能力增强,说明O富裕的表面对H具有较强的吸附能力.吸附能与层数之间的关系曲线表明:对于Zn富裕的表面,随着层数的增加,吸附能变化较小,分别为-0. 37374 eV和-0. 37488 eV,而O富裕的表面,吸附能变化较明显,从-0. 32806 eV到-0. 48497 eV,说明O富裕的表面,随着表面层数的增加,对H的吸附能力增强.【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(034)004【总页数】4页(P37-40)【关键词】第一性原理;ZnO[0001]晶面;Zn富裕;O富裕;氢气【作者】崔红卫;张富春;邵婷婷;杨延宁【作者单位】延安大学物理与电子信息学院,陕西延安 716000;延安大学物理与电子信息学院,陕西延安 716000;延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000;延安大学物理与电子信息学院,陕西延安 716000【正文语种】中文【中图分类】O552.3+3氢气作为一种清洁能源的优良载体，燃烧释能后的产物是水，具有无污染和高转化效率等优点，被认为是未来最具有发展潜力的能源之一，成为洁净能源研究领域的国际前沿[1-2]。

锡石表面电子结构及羟基化第一性原理计算谭鑫;何发钰;钱志博;付亚峰【摘要】基于密度泛函理论,采用Materials Studio 7.0软件进行了锡石{100}、{110}、{l01}解理面的电子结构及表面能的第一性原理计算,并以此为基础进一步研究了氢氧根离子在锡石{100}表面上吸附的羟基化影响.计算结果表明:与{101}面相比,{100}面和{110}面具有更低的表面能,是锡石最常见的解理面;氢氧根离子主要通过带负电的氧原子与表面上五配位的锡原子发生键合形成吸附,这种具有悬挂键的锡原子是锡石表面的活性位点.理论模拟计算能为新型锡石捕收剂的开发提供指导.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】5页(P52-56)【关键词】锡石;第一性原理计算;表面能;氢氧根【作者】谭鑫;何发钰;钱志博;付亚峰【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 110819;北京矿冶研究总院,北京 102600;矿物加工科学与技术国家重点实验室,北京 102628;中国五矿集团总公司,北京 100044;北京矿冶研究总院,北京 102600;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TD923锡石是锡金属的最重要来源,其以稳定的SnO2形式存在于矿石中。

由于锡石矿物密度大,在选矿技术发展初期基本都采用重选法富集锡石。

然而,随着锡石开发利用历史的延长、开发技术的进步和人类对锡金属需求量的不断增长,品位高、易富集的锡石资源愈来愈少,面对资源的贫、细、杂化,人们不得不通过发展浮选技术来高效富集锡石。

浮选时,通常通过在矿浆中添加药剂来增大目的矿物与非目的矿物表面疏水性的差异,以实现有用矿物与脉石矿物的分离,其实质就是通过物理化学方法来改变矿物表面亲水和亲气性质。

锡石是一种非常稳定的氧化矿物,其在水溶液中的溶解度很小,也不易与酸碱发生作用,表面化学反应活性较低。

2012 届本科毕业论文（设计）论文题目：基于混合磨料的SiC晶体基片（0001）C面化学机械抛光液设计学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：完成时间：2012年5月18日摘要SiC晶片具有大的禁带宽度、高饱和电子漂移速度、高击穿电场强度、高热导率、低介电常数和抗辐射能力强等优良的特性，在高温、高频率、大功率、抗辐射等应用场合是理想的半导体材料之一。

碳化硅衬底基片由于其独特的性能和优势，被广泛运用于发光二极管（LED）衬底材料，而采用传统的抛光方法，已很难达到晶片的高平整度、较好的表面完整性和超光滑无损伤层的要求。

因此该衬底材料全局平面化的主要超精密加工方法是采用化学机械抛光（CMP）技术来完成，而抛光液是影响化学机械抛光晶片表面质量和去除率的最主要因素。

本文系统地分析了影响SiC晶体基片化学机械抛光的性能参数，在试验范围内，采用金刚石微粉和硅溶胶混合磨料，通过正交实验、极差分析法等找出了抛光液成分的最优组合为分散剂3ml，氧化剂30ml，PH值为13，硅溶胶粒径为100nm，含量为100ml，金刚石粒径为2um，含量为5g。

此时可以获得较高的去除率，能够有效提高碳化硅加工效率。

并通过单因素实验得到随着金刚石粒径、含量的增加，材料去除率随之增加等各因素水平对材料去除率的影响规律。

关键词：碳化硅晶片，化学机械抛光，纳米硅溶胶，金刚石微粉AbstractSiC wafers with a large band gap, high saturated electron drift velocity, high breakdown electric field strength, thermal conductivity, low dielectric constant and strong anti-radiation excellent characteristics, in the high temperature, high frequency, high power, anti-radiationand other applications is one of the ideal semiconductor material. Silicon carbide substrate, the substrate because of its unique features and benefits, is widely used in light-emitting diode (LED) substrate materials, Traditional polishing method, has been difficult to achieve high flatness of the wafer, and a better surface integrity and ultra-smooth without the requirements of the damaged layer. Global flattening of the substrate material ultra-precision machining method is the use of chemical mechanical polishing (CMP) technology to complete, but the slurry is the most important factor to affect the quality and removal efficiency of chemical-mechanicalpolishing the wafer surface.This paper systematically analyzes the performance parameters of the chemical mechanical polishing of SiC crystal substrate, In the experimental range, we have adopted the diamond powder and silica sol mixed abrasives, and by the orthogonal experiment, range analysis to identify the optimal combination of slurry composition, it is the dispersant 3ml, 30ml oxidant, the PH value of 13, the silica sol particle size 100 nm, the content of 100ml, the diamond particle size of 2um, the content of 5g. At this point you can get a higher removal, can effectively improve the efficiency of silicon carbide processing. By single factor, we know，With the increase of the diamond particle size, and the content, Material removal rate increases, and the impact of the law of the level of each factor on the material removal rate.Keywords: Silicon Carbide Chips, Chemical Mechanical Polishing, Nano-SiO2 Colloid, Diamond Powder目录1 绪论 (1)1.1 论文选题背景 (1)1.2 SiC晶片加工技术的国内外研究现状 (3)1.3化学机械抛光技术概述 (4)1.4 本论文的主要工作 (4)2 SiC-C面机械化学抛光液设计实验准备 (6)2.1 试验仪器与设备 (6)2.2 检测仪 (7)2.3 试验样品 (8)3 SiC单晶片抛光参数的选择 (9)3.1 影响碳化硅CMP的因素 (9)3.2 抛光液成分的选择 (10)3.2.1 磨料的选择 (10)3.2.2 PH调节剂的选择 (10)3.2.3 分散剂选择 (11)3.2.4 氧化剂的选择 (11)3.3 正交试验设计 (11)3.3.1 明确试验目的、选定试验因子 (11)3.3.2 选水平、制定因子水平表 (11)3.4 试验结果分析 (12)3.4.1 极差分析方法 (12)3.4.2 方差分析方法 (14)4单因素试验 (17)4.1分散剂含量与去除率的关系 (18)4.2 氧化剂含量与去除率的关系 (18)4.3 PH值与去除率的关系 (19)4.4 硅溶胶粒径与去除率的关系 (20)4.5 硅溶胶含量与去除率的关系 (21)4.6 金刚石粒径与去除率的关系 (22)4.7 金刚石含量与去除率的关系 (23)4.8 只加金刚石磨料时与去除率的关系 (24)4.9 只加硅溶胶时与去除率的关系 (24)4.10 只加硅溶胶和金刚石时与去除率的关系 (25)4.11 只加白刚玉时与去除率的关系 (25)4.12 不加磨料时与去除率的关系 (25)5 结论 (25)致谢 (27)参考文献 (28)1 绪论1.1 论文选题背景半导体照明是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。

P掺杂4H-SiC超晶胞的第一性原理计算史茹倩;吴一;刘红;刘晨吉;郑树凯;王晓媛【摘要】采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，计算本征以及P替位式掺杂，P间隙式掺杂4H-SiC的晶格常数、能带结构、态密度、载流子浓度和电导率。

结果表明：P掺杂减小了4H-SiC的禁带宽度，其中P替位C原子掺杂的禁带宽度最小。

替位式掺杂导致4H-SiC的费米能级进入导带，使其成为n 型半导体，间隙式掺杂使4H-SiC的费米能级接近导带并在其禁带中引入杂质能级。

替位式掺杂后，4H-SiC的自由电子主要存在于导带底，而间隙式掺杂4H-SiC 中除了导带底外，禁带中的杂质能级也提供了自由电子，因此，电子浓度大幅度增加。

掺杂4H-SiC 的载流子迁移率主要由中性杂质对电子的散射决定，较本征态的大幅度降低。

通过计算4种体系的电导率可知，P替位Si原子掺杂4H-SiC的电导率最大，导电性最好。

%The lattice parameters, band structures, density of states, carrier concentrations and electrical conductivities of pure 4H-SiC, P substitutional doped, and P interstitial doped 4H-SiC were calculated using the plan-wave ultra-soft pseudo-potential method based on the density functional theory. The results indicate that the P doping decreases the forbidden band widths of 4H-SiC, and the P substituted for C doped 4H-SiC shows the narrowest band gap. Substitutional doping makes the Fermi energy level introduces into the conduction band of 4H-SiC, and the 4H-SiC becomes an n-type semiconductor. Interstitial doping makes the Fermi energy level near the conduction band of 4H-SiC and introduces impurity energy levels into the forbidden band. The electrons of substitutional doped 4H-SiC mainly exist at the bottom of the conduction band. Whilethe impurity energy levels in the forbidden band also provides electrons except those existing at the bottom of the conduction band of interstitial doped 4H-SiC, so, the electron concentration increases significantly. The carrier mobility of the doped 4H-SiC is mainly depending on the neutral impurity scattering and decreases significantly comparing to the intrinsic state. Through the calculations of the electrical conductivities of the four systems, it is found that the electrical conductivity of 4H-SiC with P substituted for Si is the biggest, and the 4H-SiC shows the best conductivity.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】8页(P1617-1624)【关键词】4H-SiC;P掺杂;第一性原理;电导率【作者】史茹倩;吴一;刘红;刘晨吉;郑树凯;王晓媛【作者单位】河北大学电子信息工程学院，保定 071002; 河北大学计算材料与器件模拟研究中心，保定 071002;河北大学电子信息工程学院，保定 071002; 河北大学计算材料与器件模拟研究中心，保定 071002;河北大学电子信息工程学院，保定 071002; 河北大学计算材料与器件模拟研究中心，保定 071002;河北大学电子信息工程学院，保定 071002; 河北大学计算材料与器件模拟研究中心，保定071002;河北大学电子信息工程学院，保定 071002; 河北大学计算材料与器件模拟研究中心，保定 071002; 河北大学河北省数字医疗工程重点实验室，保定071002;中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】O64随着社会信息化需求和现代电子技术的迅速发展，越来越多的领域(如航天、航空、军事、石油勘探、核能、通讯等)迫切地需要能够在250~600 ℃的高温环境下工作的电子器件。

si(111)面电子结构,表面能和功函数的第一性原理研究
si(111)面电子结构,表面能和功函数的第一性原理研究
一、引言
现代半导体技术的发展不断推动着新型材料的研究。

其中，si(111)表面是半导体表面不断演变的重要基础，其研究可以为si(111)表面的制作提供重要参考。

因此，研究si(111)表面的电子结构、表面能和功函数具有十分重要的意义。

二、研究目的
研究si(111)表面的电子结构、表面能和功函数，是开展第一性原理研究的有效途径。

这样，可以更深入地了解材料的物理性质及表征，从而获取令人满意的结论。

三、研究过程
1. 步骤一：准备初始条件
首先，需要准备初始条件，即自洽场法计算si(111)表面所需要的物理和化学参数。

此外，还需要准备相关算法，以期获取计算si(111)表面的正确结果。

此外，还应针对si(111)表面进行有效优化，以期使表面能保持稳定。

2. 步骤二：设定功函数
其次，随后需要设定表示si(111)表面电子态的功函数，以期精确计算si(111)表面的表面能和功函数。

3. 步骤三：用第一性原理计算
最后，通过第一性原理计算，分析si(111)表面的电子结构、表面能和功函数。

与实验结果的比较，可以有效校正计算结果，以期获得较为准确的si(111)表面参数。

四、结论
综上所述，通过运用第一性原理计算，可以细致地分析si(111)表面的电子结构、表面能和功函数。

该方法可为si(111)表面的制作赋予良好的理论参考，实现材料创新与改性。

第44卷第11期2016年11月硅酸盐学报Vol. 44，No. 11November，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.11.19 3C-SiC电子结构和磁性的第一性原理计算林龙1, 2, 3，李先宏1，张波1，张战营1，张志华2，陶华龙2，何明2(1. 河南理工大学材料科学与工程学院，环境友好型无机材料河南省高校(河南省)重点实验室培育基地，河南焦作 454000；2. 大连交通大学材料科学与工程学院，辽宁大连 116028；3. 河南理工大学数学与信息科学学院，河南焦作 454003)摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，分别计算了Si空位、单个Al、Al与Si空位共掺杂3C-SiC 的电子结构和磁性。

结果表明：本征3C-SiC没有磁性，单一的Al掺杂对其磁性的改进也没有影响，但可以通过Si空位的引入产生自旋极化。

在A1和Si空位共掺杂3C-SiC的结构中，Si空位近邻的C原子的自旋向上与自旋向下的态密度图明显不对称，主要是由与Si空位近邻的C-2p轨道的自旋极化引起的。

关键词：稀磁半导体；电子结构；磁性；第一性原理；3C-碳化硅中图分类号：TB333 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)11–1668–06网络出版时间：2016–10–25 09:02:04 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20161025.0902.018.html First-principles Calculation of Electronic Structures and Magnetic Properties in 3C-SiCLIN Long1,2,3, LI Xianhong1, ZHANG Bo1, ZHANG Zhanying1, ZHANG Zhihua2, TAO Hualong2, HE Ming2(1. Cultivating Base for Key Laboratory of Environment -Friendly Inorganic Materials in Henan Province, School of MaterialsScience and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, Henan, China;2. School of Materials Science and Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, Liaoning, China;3. School of Mathematics and Informatics, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, Henan, China)Abstract: The electronic structures and magnetic properties of 3C-SiC with different doping amounts of Al and Si vacancies were investigated via the first-principle plane wave pseudo-potential method based on the density functional theory. The calculated results show that the intrinsic 3C-SiC is nonmagnetic, single Al dopant has no effect on the improvement of magnetic properties, and the Si vacancy dopant can induce the spin-polarization. In Al and Si vacancies co-doped 3C-SiC, C atoms neighbor Si vacancy spin up and down the spin state density diagram of asymmetry, which is located on the C-2p orbital adjacent Si vacancy.Keywords: diluted magnetic semiconductor; electronic structure; magnetic; first principle; 3C- silicon carbide稀磁半导体是利用掺杂得到磁性。