量子材料GaTa4Se8的基态研究

量子材料GaTa₄Se₈(GTS)不仅展现出绝缘体到金属相变、J_eff量子态以及拓扑超导等多种有趣的物理性质,而且还是电阻开关和存储介质材料,一直以来备受关注。当前科学家们对其绝缘基态的结构仍存在争议,基态结构的不确定阻碍了对其各种物理性质的深入理解。GaTa₄Se₈的绝缘基态长期被认为具有立方对称结构(空间群F43m),其电子能隙是由自旋轨道耦合效应和电子关联共同作用形成的Mott型能隙。最近第一性原理计算表明,立方结构的声子谱存在虚频而不稳定,并预测立方对称存在结构畸变会形成更稳定的三方结构(R3m)或四方结构(F43₁m)。为此,本研究通过压力调节该材料的电子能隙,结合Raman光谱、X射线衍射、电阻测量等多种实验表征手段,对比实验得到的数据与第一性原理计算结果,进一步探索GaTa₄Se₈的基态结构。研究表明三方对称结构(R3m)更符合实验观察结果。     

梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 通过自旋极化的广义梯度近似(GGA)电子结构计算对梯形化合物NaV₂O₄F进行了研究. 考虑了四种假想的自旋有序态,计算结果表明该化合物的磁基态具有二维反铁磁(AFM)结构, 即沿梯阶和梯腿方向都表现为AFM作用. 能带结构显示NaV₂O₄F为绝缘体材料, 带隙约为1.0eV. 方锥体中的晶体场劈裂使得VO₄F方锥体中的 V^{4+ 关键词： 2O₄F')" href="#">NaV₂O₄F 梯形化合物 第一性原理计算 电子结构}     

LiKSO4的无公度相

本文用多晶X射线衍射配合差热分析的方法研究了LiKSO₄室温以上的相变。发现当温度在熔点以下到675℃之间,晶体结沟与α-K₂SO₄的高温相同构,α相最可能的空间群为P6₃/mmc.在T_i=675℃以下出现调制结构,类似K₂WO₄,K₂MoO₄等的无公度相;参数κ的值由0.492(640℃)而随温度变化。在470℃出现整合相变κ=0.500,整合后的结构为室温相的超点阵。然后在439℃转变为室温相(空间群为P6₃)。 关键词：     

M’型GdTaO4电子结构的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的赝势平面波方法计算了M’型GdTaO₄的电子结构.结果表明：M’型GdTaO₄价带顶主要由O-2p电子构成,导带底由Ta-5d的e轨道电子构成;当U_eff=8 eV时,自旋向上和自旋向下的Gd-4f电子分别局域于价带顶以下627 eV和导带底以上301 eV处;计算得到M’型GdTaO₄的折射率为224,与应用半经验的Gladstone-Dale关系得到的结果符合得很好. 关键词： M’型钽酸钆 第一性原理计算 能带 态密度     

β-C3N4,β-Si3N4和β-Ge3N4的能带结构

采用基于密度泛函理论的线性丸盒轨道原子球近似(LMTO-ASA)从头计算方法,研究了β-C₃N₄,β-Si₃N₄和β-Ge₃N₄的能带结构,得到了它们的能隙分别为:4.1751,5.1788和4.0279eV。对于β-C₃N₄,由于N的部分2p电子占据了非键轨道,禁带宽度较窄;对于β-Si₃N_{4关键词：}     

CoFe2O4和MnFe2O4纳米复合介质的制备及其磁性研究

采用热分解法制备了分散程度高且平均晶粒尺寸为20 nm的CoFe₂O₄和MnFe₂O₄复合介质.低温磁化曲线测量显示,制备的复合介质具有软-硬磁交换弹性耦合效应,且合成温度以及软磁和硬磁相的成分比例对磁交换弹性耦合的强度有很大的影响.变温磁测量显示,温度为20K时,复合纳米介质的表面自旋冻结效应导致饱和磁化强度显著增加.Henkel测量显示,对分散的CoFe₂O₄和MnFe₂O₄复合介质,磁偶极相互作用占主导作用.     

纳米Fe3 O4 颗粒的正电子湮没谱学研究

测量了磁性纳米Fe₃O₄颗粒的X射线衍射谱(XRD)、正电子湮没寿命谱(PALS)和符合多普勒展宽谱(CDBS),研究了不同压力和退火温度对磁性纳米Fe₃O₄颗粒物相、电子结构、缺陷及电子动量分布等的影响. XRD,PALS,CDBS测量结果表明:纳米Fe₃O₄颗粒的缺陷浓度随压力的增加而增大,但物相和缺陷类型并未发生变化;磁性纳米Fe₃O_{4< 关键词： 正电子 3}O₄')" href="#">Fe₃O₄ 寿命谱 多普勒展宽谱     

拓扑材料γ-PtBi2的变温晶体结构研究

利用X射线衍射（XRD）、角分辨光电子能谱（ARPES）和能带计算的方法研究了不同温度下γ-PtBi₂的晶体结构。利用单晶XRD确定了室温下晶体的结构为P31m。为了确定低温时样品的晶体结构,用ARPES测得了样品的电子结构并与计算结果进行了对比,结果显示样品的结构与P31m相吻合,这表明在低温时样品依然保持P31m结构。进一步的高温XRD研究表明,在高温时样品的晶体结构仍为P31m结构。     

Ne-CH4分子间相互作用势的局域密度近似计算

利用基于密度泛函理论框架下的局域密度近似方法对Ne-CH4分子间的相互作用势进行了计算. 发现 当Ne原子和CH4分子之间的距离约为5.8 a.u.时, 计算的势能曲线存在最小值, 对应的势阱深度约为0.053 eV. 计算结果与实验值符合较好.     

(Nd1－xErx)3Fe25Cr4.0(0≤x≤1.0) 化合物的结构与磁性

合成了(Nd1-xErx)3Fe25Cr4.0(0≤x≤1.0)系列化合物并采用x射线衍射和磁测量等手段研究了它们的结构和磁性.发现当0≤x≤0.8时化合物保持Nd3(Fe,Ti)29型结构,属于单斜晶系,A2/m空间群,当0.8＜x≤1.0时,化合物形成一种哑铃对Fe-Fe无序替代Th2Ni17结构,P63/mmc空间群.随着Er含量的增加,化合物的居里温度TC和饱和磁化强度Ms单调下降.当x=0时,Nd3Fe25Cr4.0化合物的易磁化方向非常靠近[040]方向,仅略微偏离15结构的基面,但随Er含量的增加,(Nd1-xErx)3Fe25Cr4.0化合物的易磁化方向从靠近[040]方向转向靠近[4 0 2]方向,同时与15结构的基面所成的倾角也增大.通过测量交流磁化率发现,x=0-0.4和x=1.0的化合物在低温下出现自旋重取向.在x=0-0.4的化合物中,自旋重取向温度Tm随Er含量增加单调升高.用高达13T的磁场测量难磁化方向的磁化曲线发现,在0≤x≤0.8的化合物中发生了一级磁化过程(FOMP),其临界场Bcr随Er含量的增加而降低.     

50—5000 eV电子被C4H8O,C5H10O2, C6H5CH3和C4H8O2散射的总截面

使用电子被C, H和O原子散射总截面的实验数据, 利用修正后的可加性规则计算了能量为50—5000eV的电子被4个复杂大分子C₄H₈O, C₅H₁₀O₂, C₆H₅CH₃和C₄H₈O₂散射的总截面, 并将计算结果与实验结果及其他理论计算结果进行了比较. 结果表明, 即 关键词： 电子散射 可加性规则 总截面 几何屏蔽效应     

铁基K0.8Fe2-ySe2体系的单晶生长与结构研究

本文报道了采用自助溶剂法对不同组分K0.8Fe2-ySe2单晶生长和结构研究的实验结果.X-射线衍射XRD(Cu靶和同步辐射)结构分析表明样品中存在两套衍射峰(分别对应相1和相2),相1能够用ThCr2Si2结构,空间群I4/mmm(No.139)指标化,对应超导相.而相2能够用单一米勒指数(0 0l)标定,可能对应一个新的物相.相2的存在能够在不同组分的KxFe2-ySe2单晶样品中很好的重复.利用高分辨透射电子显微镜(TEM)研究了K0.8Fe2Se2样品的"结构相分离"特征,结果表明样品中存在明显的位错缺陷,可能与两相结构的竞争有关.对K0.8Fe2Se2单晶样品直流磁化测量表明相2可能为弱铁磁性,从而引起高温Tp～125K的ZFC与FC磁性反常.     

M’型GdTaO4电子结构的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的赝势平面波方法计算了M’型GdTaO₄的电子结构.结果表明：M’型GdTaO₄价带顶主要由O-2p电子构成,导带底由Ta-5d的e轨道电子构成;当U_eff=8 eV时,自旋向上和自旋向下的Gd-4f电子分别局域于价带顶以下627 eV和导带底以上301 eV处;计算得到M’型GdTaO₄的折射率为224,与应用半经验的Gladstone-Dale关系得到的结果符合得很好.     

正交多铁性材料DyMnO3的磁性质研究

基于密度泛函理论结合投影缀加平面波方法, 通过VASP软件包执行计算, 在分别考虑电子自旋阻挫共线与非共线的磁性结构基础上, 研究了正交结构下多铁性DyMnO₃材料在不同磁性构型下的晶格参数、总能、磁性、电子态密度和能带结构. 计算过程中选取广义梯度近似赝势, 同时使用局域自旋密度近似+U方法处理强关联作用下3d电子的计算结果. 计算结果表明: Mn离子为A型反铁磁态磁性构型的情况下能量最低结构最为稳定, Dy稀土离子磁性甚微, 可忽略不计; 当考虑电子自旋为非共线排列时, 正交DyMnO₃的总能提高、磁矩增大; 从电子结构图分析可知, 材料为间接能隙绝缘体, 能隙宽度约为0.38 eV, 加U后为1.36 eV, 导致晶格畸变的主要原因为Mn-3d与O-2p电子之间强烈的杂化作用. 关键词： 多铁性 反铁磁 密度泛函理论 非共线     

BaVS3晶格动力学研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,在局域密度近似下采用线性响应的密度泛函微扰理论研究了具有六角结构的BaVS₃化合物的晶格动力学性质,得到了整个声子谱.计算得到的Γ点拉曼频率和实验数据进行了比较,其中E²_2g模、A_1g模和实验测量值符合得比较好.对于E³_2g模,采用线性响应计算的结果与实验值差别较大.对该模应用冻结声子方法研究后认为差异主要是由于E³_2g模的较强的非谐性引起的.此外V原子在平面内的振动模E¹_2u出现了虚频.虚频的出现预示着六角相的BaVS₃结构的不稳定性,从而很好地解释了该材料由六角相到正交相的结构相变. 关键词： 晶格动力学 密度泛函 赝势方法 3')" href="#">BaVS₃     

表面效应对锂离子电池正极材料LiMn2O4性能的影响

应用基于自旋极化和广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)的密度泛函理论计算,研究了锂离子电池正极材料LiMn₂O₄ (001)表面原子和电子结构.发现表面和亚表面附近的原子在垂直于(001)面的方向上具有非常大的弛豫,这对LiMn₂O₄材料在锂离子电池中应用时发现的表面Mn的溶解现象有很大关联.由于表面效应,在LiMn₂O₄ (001) 表面只有三价Mn³⁺离子存在,而这些三价锰离子非常活跃,在该材料电极/电解液界面很容易发生歧化反应,从而加速了Mn的溶解.其他计算结果也和实验观察相符合. 关键词： 锂二次电池 表面弛豫 从头算     

10－5000 伏下电子被多原子分子CF4, CF3H, C2F4, C2F6, 及 C2H3F3散射总结面的计算

利用可加性规则和光学势方法计算了能量在10-5000 eV范围内电子被多原子分子CF4, CF3H, C2F4, C2F6, 及 C2H3F3的总结面，并与已有的实验结果和理论计算进行了比较，与这些结果符合得很好。对于CF4, CF3H, C2F4, C2F6, 及 C2H3F3在1000eV以上没有实验数据，本文对实验研究提供了对比和预测的数据。     

β-Si3N4电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函的平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA)，计算了β相氮化硅(β-Si₃N₄)的电子结构和光学性质，得到的晶格常数、能带结构等均与实验结果较好符合.进一步还研究了β-Si₃N₄的光吸收系数以及禁带宽度随外压力的变化规律，为β-Si₃N₄材料在高压条件下的应用提供了理论参考. 关键词： β相氮化硅 电子结构 能带结构 光学性质     

二维层状材料FePSe3的高压物性

FePSe₃在高压下会出现半导体到金属的转变、超导电性以及高自旋到低自旋的转变等多种有趣的物理现象，但目前对其在高压下的晶体结构分析仍以理论研究为主，结构的不确定阻碍了对其物理性质的深入研究。为此，利用金刚石对顶砧结合高压拉曼光谱、高压同步辐射X射线衍射以及高压电输运测量，对FePSe₃在高压下的行为进行了研究。结果表明，FePSe₃在低于60.0 GPa的压力范围内经历了3次结构相变，完成了LP—HP1—HP2—HP3的转变。首次在实验上观测到FePSe₃的高压新相HP2和HP3，并给出其可能的空间对称群。HP2相和HP3相具有超导电性，超导温度随压力的升高而降低，致使超导相图呈现“穹顶”状。研究结果为进一步厘清FePSe₃的压致相变行为提供了重要的实验支撑。     

Na5, Na6和Na7团簇光学吸收谱的理论研究

以含时密度泛函理论为基础，结合从头赝势方法运用含时局域密度近似计算了Na₅，Na₆和Na₇团簇的动力学极化强度，并通过傅里叶变换得出了团簇的光学吸收谱.研究表明，计算结果可以较好地再现实验谱，而且Na₆和Na₇团簇的结果和组态相互作用的结果符合较好.二维结构和三维结构的Na₆团簇的计算结果表明，只有二维结构可出现低于2 eV以下的峰，而且二维结构光谱的计算结果与实验结果符合较好. 关键词： 光吸收谱 Na团簇 含时局域密度近似