密度泛函理论计算GenFe(n=1—8)团簇的基态结构及其磁性

基于第一性原理，利用密度泛函理论中的广义梯度近似 (GGA)对Ge_nFe(n=1—8)团簇进行了结构优化、能量及频率的计算，得到了 Ge_nFe(n=1—8)团簇在不同自旋多重度下的平衡构型及其基态结构.结果表明：Ge_nFe混合团簇的平均结合能明显比相应纯锗团簇的平均结合能有所增大，即掺杂Fe原子可以提高锗团簇的稳定性；纯锗团簇的基态除了Ge₂为自旋三重态外其他均为单重态，而混合团簇Ge_nFe(n=1—8)的基态均为自旋三重态；对Ge_nFe(n=1—8)团簇的磁性做了较系统的研究，发现团簇总磁矩随团簇尺寸增大基本稳定在2μ_B (只有Ge₈Fe的总磁矩2.391μ_B较明显地偏离了2μ_B)，另外团簇中Fe原子的磁矩在2.5μ_B左右振荡. 关键词： nFe团簇')" href="#">Ge_nFe团簇 密度泛函理论(DFT) 自旋多重度 磁矩     

利用Gupta势结合遗传算法研究ConCu55－n(n=0—55)混合团簇的结构演化及基态能量

采用半经验的Gupta多体势结合遗传算法对Co_nCu_55－n(n=0—55)混合团簇的基态结构和能量进行了研究,发现这些混合团簇的基态结构是在Co₅₅,Cu₅₅单质团簇(Mackay二十面体)的基础之上发生的畸变;从n=0(Cu₅₅)开始,Co原子从中心到表面,从棱到顶点依次、连续替换Cu原子;基态结构与键能较大键的数目及其平均键长有关;Co₁₃Cu₄₂具有最稳定的结构,13个Co原子全部位于团簇内部形成Mackay二十面体对整个团簇的稳定性有显著影响. 关键词： 团簇 结构和能量 Gupta势 遗传算法     

Rhn,Ptn(n=2～20)团簇基态结构的遗传算法研究

用遗传算法结合Gupta紧束缚模型势研究了Rhn, Ptn(n=2～20)团簇的最低能量结构.当n≤13时,两种团簇具有相似的几何结构,都从密堆积结构向二十面体结构演化;当n＞13时,铑团簇的基态结构倾向于有序结构,而铂团簇的基态结构则倾向于无序结构.Rhn, Ptn(n=2～20)团簇中每个原子的平均束缚能和配位数随团簇尺寸的增加而增大.能量的二阶差分给出Rhn, Ptn(n=2～20)团簇的幻数是4,6,13,15.     

Cu13±团簇几何和电子结构的密度泛函研究

借助遗传算法结合Gupta原子间相互作用势.本文采用密度泛函理论系统研究了带电Cu₁₃^±团簇的基态与低激发态的几何结构和电子结构,并与中性Cu₁₃团簇的结果进行了对比.计算结果表明:对Cu₁₃ⁿ（n=0,±1）团簇,高对称性几何构型在众多异构中无能量竞争性优势,团簇基态结构皆为非紧致低对称性结构,对Cu₁₃找到一种新的低对称性最低能结构;带电明显影响团簇结构稳定性,带电Cu₁₃^±团簇与中性Cu₁₃团簇的结构稳定性序列显著不同;基态Cu₁₃ⁿ（n=0,±1）团簇具有磁矩最小化效应,而其高对称性结构则有较大磁矩;计算所得Cu₁₃团簇电离能及电子亲和势与实验结果相符.     

能谷间相互作用对量子阱Ge0.3Si0.7/Si/Ge0.3Si0.7的电子能带结构的影响

采用建立在经验赝势理论基础上的推广k·p方法及电流密度算符技术，计算了生长在Ge_0.3Si_0.7（001）衬底上的量子阱Ge_0.3Si_0.7/Si/Ge_0.3Si_0.7的导带电子束缚能级．详细地研究了因能谷间相互作用而引起的能级分裂情况，同时也讨论了电子束缚能级在阱平面方向上的色散关系 关键词：     

硅团簇的结构及生长模式——紧束缚分子动力学：Si11—Si32

采用紧束缚分子动力学模拟硅团簇的结构，通过比较它们的结合能来确定基态结构，最后描绘出不同尺寸所对应的径向分布函数、角分布函数.模拟表明硅团簇在n=27处发生结构转变，从结构图上看，是由扁长结构向近球形结构转变.从径向分布函数图像、键角分布函数图像上也可以得到团簇结构在n=27处发生了变化，结构变得越来越紧密. 关键词： 硅团簇 紧束缚分子动力学 模拟退火 基态结构     

FeBN(N≤6)团簇的结构与磁性

利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)，在考虑自旋多重度后，预测了FeB_N(N≤6)团簇的基态结构.结果表明基态团簇的自旋多重度分别为4，3，2，1，2和1，其中FeB₄团簇比较稳定.同时对FeB_N(N≤6)基态团簇的磁性做了系统地研究，发现除了FeB₅团簇外，FeB_N(N≤6)团簇的总磁矩和Fe原子磁矩随团簇尺寸的增大而减小. 关键词： N团簇')" href="#">FeB_N团簇 自旋多重度 磁矩     

混合团簇Cu13-nAgn(n≤13)基态结构的遗传算法研究

在混合团簇基态结构优化的遗传算法方案中增加了交换算子,结合Gupta紧束缚模型势研究了Cu     

Ge_mC_n(m+n=7)团簇的密度泛函研究

在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）的方法研究Ge_mC_n（m+n=7）团簇的基态几何结构,系统计算它们的基态束缚能B_e（au）、最高占据轨道（HOMO）与最低未占据轨道（LUMO）之间的能隙、二阶能量差分△₂E（au）以及团簇的总能量.研究表明,随掺杂C原子数的增加,Ge_mC_n（m+n=7）团簇的结构由三维空间转变为平面,再转变为线性结构;随着掺杂C原子数的增加,Ge_mC_n（m+n=7）团簇平均结合能逐渐增强,稳定性增加;Ge_mC_n（m+n=7）团簇的二阶差分能和能隙在Ge₅C₂和Ge₂C₅处出现峰值,说明这两种团簇较其它团簇具有较高的稳定性.     

采用Lennard-Jones原子间势研究(C60)N分子团簇的结构演化行为

采用描述原子间相互作用的Lennard-Jones势来描述C₆₀分子间的相互作用,考虑了每个C₆₀分子的一定位置取向,并采用最速下降法计算了IH,fcc,hcp,DH及SC五种典型结构满壳层(C₆₀)_N团簇(N<2000)的能量.结果显示:当尺寸较小(N<20)时,IH结构最稳定;当尺寸处于中等(50<N<300)时,HCP结构最稳定;当尺寸较大(300<N 关键词： 60团簇')" href="#">C₆₀团簇 取向 最速下降法 结构演化     

Mechanical anisotropy and electronic properties of X2N2 (XH2 ): first-principles calculations*

The mechanical anisotropy, structural properties, electronic band structures and thermal properties of C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are detailed and investigated in this work. The novel silicon nitride phase Si₂ N₂ (SiH₂ ) and germanium nitride phase Ge₂ N₂ (GeH₂ ) in the Cmc 2₁ structure are proposed in this work. The novel proposed Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are both mechanically and dynamically stable. The electronic band calculation of the HSE06 hybrid functional shows that C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are all wide band gap semiconductor materials, and C₂ N₂ (CH₂ ) and Si₂ N₂ (SiH₂ ) are direct band gap semiconductor materials, while Ge₂ N₂ (GeH₂ ) is a quasi-direct band gap semiconductor material, the band gap of C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) are 5.634 eV, 3.013 eV, and 2.377 eV, respectively. The three-dimensional and plane distributions of Young’s modulus, shear modulus and Poisson’s ratio of C₂ N₂ (CH₂ ), Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) show that these materials have different degrees of mechanical anisotropy. The order of Young’s modulus of Si₂ N₂ (SiH₂ ) and Ge₂ N₂ (GeH₂ ) in different directions is different from that of C₂ N₂ (CH₂ ). When the tensile axis is in a particular direction, the order of the Young’s modulus of Si₂ N₂ (SiH₂ ): E _[110] <E _[120] <E _[111] <E _[101] <E _[010] =E _[100] <E _[011] <E _[001], and the order of the Young’s modulus of Ge₂ N₂ (GeH₂ ): E _[110] <E _[111] <E _[101] <E _[120] <E _[100] <E _[010] <E _[011] <E _[001] .     

First Principle Calculation on AunAg2 （n = 1 - 4） Clusters

The first-principles method based on density-functional theory is used to investigate the geometries of the lowest-lying isomers of AunAg2 （n = 1 - 4） clusters. Several low-lying isomers are determined, and many of them in electronic configurations with a high spin multiplicity. The stability trend of Ag-doped Aun dusters is compared to that of pure Aun clusters. Our results indicate that the inclusion of two Ag atoms in the clusters lowers the cluster stability, indicating higher stability as the structures grow in size. The bigger energy difference between the Aun and AunAg2 curves as the structures grows in size. This information will be useful to understanding the enhanced catalytic activity and selectivity gained by using silver-doped gold catalyst.     

First-principle investigation on the thermodynamics of X_2N_2O(X = C,Si, Ge) compounds

The structures under different pressures, elastic properties, electronic structures and lattice vibrations of the X_2N_2O(X = C, Si, Ge) compounds are investigated by using the first-principle method. Based on the phonon density of state,the thermodynamic properties of the present compounds are studied under different pressures and at different temperatures. The structural parameters including the bond lengths and bond angles are in agreement with available experimental measurements and theoretical calculations. We employ the elastic theory to calculate the nine independent elastic constants(C_(ij)) and the derived elastic moduli(B, G, E, v). Results indicate that these X_2N_2O(X = C, Si, Ge) compounds are mechanically stable and show the brittle behaviors. The electronic properties of the present compounds are analyzed by using the band structure and density of states. The phonon dispersion calculations imply that the present compounds are dynamically stable. Based on the quasi-harmonic approximation, the calculations of the specific heat indicate that the temperature in a range of 0 K–1500 K and pressure in a range of 0 GPa–40 GPa have a large effect on the thermal quantities of Ge_2N_2O,compared with on those of the C_2N_2O and Si_2N_2O compounds.     

单轴压力下Ge2X2Te5(X=Sb,Bi)薄膜拓扑相变的第一性原理研究

随着拓扑绝缘体的发现, 材料拓扑物性的研究成为凝聚态物理研究的热点领域. 本文基于第一性原理计算, 研究了化合物Ge₂X₂Te₅ (X=Sb, Bi) 的块体结构和二维单层和双层薄膜结构的拓扑物性, 以及单双层薄膜在垂直方向单轴压力下的拓扑量子相变. 研究发现, A型原子序列排列的这两种化合物都是拓扑绝缘体, 其单层薄膜都是普通金属, 而双层薄膜都是拓扑金属, 单层和双层薄膜在单轴加压过程中都没有发生拓扑量子相变; 这两种化合物的B型原子序列的晶体是普通绝缘体, 其所对应的薄膜, Ge₂Sb₂Te₅单层是普通金属, 双层薄膜和Ge₂Bi₂Te₅的单层和双层薄膜均为普通绝缘体, 但是在单轴加压过程中B 型原子序列所对应的单层和双层薄膜都转变为拓扑金属.     

四方、单斜和正交Ge3N4的结构、电子结构和热力学性质

数值计算了四方、单斜和正交结构Ge₃N₄的点阵常数、晶胞体积、弹性模量、维氏硬度和态密度.计算结果与已有的实验数据和理论值符合得很好.形成焓为负、晶格形变和晶胞体积随压强呈线性变化,表明三种相在0~20 GPa压强范围内可以保持结构稳定.态密度研究表明三种氮化锗内部存在强烈的s-p杂化.三种相都属于脆性半导体材料,具备各向异性且硬度适中.采用包含原子振动和非谐效应的准谐波近似方案,研究材料的热力学性质,发现压强对赫姆霍兹自由能和内能有显著影响.结果为进一步理解氮化锗三种新结构的电子结构和热力学性质提供初步的物理图像.     

ZnSb掺杂的Ge2Sb2Te5薄膜的相变性能研究

本文采用双靶(ZnSb靶和Ge₂Sb₂Te₅靶)共溅射制备了系列ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅(GST)薄膜. 利用X射线衍射、透射电子显微镜、原位等温/变温电阻测量、X射线光电子能谱等测试研究了薄膜样品的非晶形态、电学及原子成键特性. 利用等温原位电阻测试表明ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅薄膜具有更高的结晶温度. 采用Arrhenius 公式计算发现ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅薄膜的十年数据保持温度均高于传统的Ge₂Sb₂Te₅薄膜的88.9℃. 薄膜在200, 250, 300和350℃ 下退火后的X射线衍射图谱表明ZnSb的掺杂抑制了Ge₂Sb₂Te₅薄膜从fcc态到hex态的转变. 通过对薄膜的光电子能谱和透射电镜分析可知Zn, Sb, Te原子之间键进行重组, 形成Zn–Sb 和Zn–Te 键, 且构成非晶物质存在于晶体周围. 采用相变静态检测仪测试样品的相变行为发现ZnSb掺杂的Ge₂Sb₂Te₅薄膜具有更快的结晶速度. 特别是(ZnSb)_24.3(Ge₂Sb₂Te₅)_75.7薄膜, 其结晶温度达到250℃, 十年数据保持温度达到130.1℃, 并且在70 mW激光脉冲功率下晶化时间仅～64 ns, 远快于传统Ge₂Sb₂Te₅薄膜的晶化时间～280 ns. 以上结果表明(ZnSb)_24.3(Ge₂Sb₂Te₅)_75.7薄膜是一种热稳定性好且结晶速度快的相变存储材料.     

(K3N)n(n=1,…,5)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论B3LYP方法,在6-311G*水平上对碱金属氮化物(K₃N)_n(n=1,…,5)团簇各种可能构型进行几何结构优化,预测各团簇的最稳定结构,并对其成键特性、电荷分布、振动特性及稳定性进行分析研究.结果表明,随着n的增大,(K₃N)_n(n=1,…,5)团簇的最稳定结构逐渐由平面结构向空间立体结构转变,(K₃N)₄、(K₃N)₅团簇为类似晶体的层状结构;团簇中N原子的配位数以5、6较多见;团簇中N原子的平均自然电荷为-1.608e,K原子的平均自然电荷为+0.550e,K-N键为较强的离子键;(K₃N)₄团簇有相对较高的动力学稳定性.     

WmBn(m+n≤7)团簇结构与稳定性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上优化W_mB_n(m+n≤7)团簇的几何结构,得到它们的基态构型,并对基态构型的平均结合能、二阶能量差分、能隙及WIB键级进行计算.结果表明:WB_n团簇的基态构型均是平面结构;当m≥2且m+n≥4时,除W₃B团簇外,其余团簇的基态结构均为立体结构;团簇的热力学稳定性随W原子个数的增加越来越好,W-W键的强度明显高于W-B和B-B键,W原子对团簇的稳定性起主导作用;W₂B₂和W₃B团簇最稳定.     

Isomerism in Ag and non-yrast levels in Pd and Rh, studied in β decay

The β decay of ⁹⁶Ag (Z=47,N=49) was investigated by measuring positrons, X rays as well as β-delayed protons and γ rays. The γ radiation was studied by means of germanium detectors and a NaI total-absorption spectrometer. Two β-decaying isomers in ⁹⁶Ag were established with half-lives of 4.40(6) and 6.9(6) s and tentative spin–parity assignments of (8⁺) and (2⁺), respectively. For both isomers, the intensities of β transitions to low-lying levels of ⁹⁶Pd (Z=46,N=50) and β-delayed proton decays to levels in ⁹⁵Rh (Z=45,N=50) were measured. Several new ⁹⁶Pd levels were firmly established. The level energies, their γ decays and the Gamow–Teller decay of ⁹⁶Ag are compared to shell-model predictions. A new low-lying level in ⁹⁵Rh was found at 680 keV excitation energy. Through a comparison with low-lying states of N=50 isotones, this level is interpreted as the first excited 7/2⁺ state built on the proton 9/2⁺ ground state. The assignments of further excited states in ⁹⁵Rh are discussed.     

SimGen(m+n=9)团簇结构和电子性质的计算研究

硅锗团簇结构与电子性质的研究对于研发新型微电子材料具有重要意义. 将遗传算法和基于密度泛函理论的紧束缚方法相结合, 研究了Si_mGe_n(m+n=9)团簇的原子堆积结构和电子性质. 计算结果发现, Si_mGe_n(m+n=9) 团簇存在两种低能原子堆积稳定构型: 带小金字塔的五边形双锥堆积和带桥位Ge原子的四面体紧密堆积. 随着团簇内锗原子数目的逐渐增加, 两种堆积结构均出现明显的转变, 其中最低能量的几何结构由单侧带相邻双金字塔的五边形双锥结构转变为双侧带相邻单金字塔的五边形双锥结构. 随着原子堆积结构的变化, 团簇内原子电荷分布及电子最高占据轨道与电子最低未占据轨道的能隙随团簇内所含硅和锗元素组分的不同呈现出明显的差异.