Fe_9Si的电子结构及铁磁性质的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论(Density Functional Theory)赝势平面波方法,对Fe_9Si的电子结构和铁磁性质进行理论计算.计算结果表明:(1)Fe_9Si具有负的形成热-0.1094 eV/atom,结合能5.124eV/atom,表明Fe_9Si合金具有强结合力和结构稳定性;(2)Fe_9Si具有典型的金属能带特征,穿过Fermi能级的能带最主要是Fe的3d态电子的贡献,其次是来自Si的3p态电子的贡献.结合键不是单一金属键,而是金属键和共价键组成的混合键;(3)Fe_9Si的铁磁性主要来自Fe原子的未满层壳的3d态电子的自旋.计算结果为Fe_9Si铁磁性材料的设计与应用提供了理论依据.     

Fe9Si的电子结构及铁磁性质的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论（Density Functional Theory）赝势平面波方法, 对Fe9Si的电子结构和铁磁性质进行理论计算。 计算结果表明： (1) Fe9Si具有负的形成热-0.1094 eV/atom, 结合能5.124 eV/atom, 表明Fe9Si合金具有强结合力和结构稳定性; (2) Fe9Si具有典型的金属能带特征, 穿过Fermi能级的能带最主要是Fe的3d态电子的贡献, 其次是来自Si的3p态电子的贡献。 结合键不是单一金属键, 而是金属键和共价键组成的混合键; (3) Fe9Si的铁磁性主要来自Fe原子的未满层壳的3d态电子的自旋。 计算结果为Fe9Si铁磁性材料的设计与应用提供了理论依据。     

Mn掺杂对半金属铁磁体Fe_2Si电磁特性的影响

此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,纯Fe_2Si的半金属隙为0.164e V;Mn掺杂在Fe1位时,自旋向下部分转变为A-M间的间接带隙半导体,体系呈现半金属特性,此时磁矩为2.00μB,是真正的半金属性铁磁体;掺杂在Fe2位时,自旋向下部分的带隙值接近于0,体系呈现金属特性;掺杂在Fe3位时,自旋向下部分转变为L-L间的直接带隙半导体,体系呈现半金属特性等有益结果 .自旋电荷密度分布图表明Mn原子的3d电子比较局域,和周围原子成键时3d电子更倾向于形成共价键.体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe、Mn-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe_2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.     

Si基GaN的微结构表征

采用快速辐射加热/低压-金属有机化学气相淀积(RTP/LP-MOCVD)方法分别以AlN和阳极氧化铝为缓冲层材料在Si衬底上外延生长GaN薄膜,通过X射线衍射谱(XRD)、光荧光谱(PL)、拉曼散射谱(RamanScattering)等手段对它们的微结构进行了表征和分析,结果指出AlN是优良的缓冲层材料。     

Ru2Si3在应力作用下的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论(Density functional theory)赝势平面波方法,对应力下Ru2Si3的电子结构和光学性质进行了理论计算和比较.计算结果表明:随着正应力的逐渐增大,导带向高能方向移动,带隙Eg明显展宽;随着负应力的逐渐增大,带隙缓慢减小并且始终为直接带隙.光学性质曲线随着负应力的不断...     

Mg2Si:Fe 电子结构及磁性的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了Mg_2Si:Fe体系的电子能带结构、态密度和磁性.结果表明:掺入的Fe原子优先占据晶格中的空隙位,也可能代替晶格中的Mg位.从能带结构和态密度可以看出,当Fe原子位于晶格中空隙位时,系统显示出金属性;当Fe占据Mg位置时,对于自旋向上电子态,体系有一带隙存在,系统呈现明显的半导体特性;对于自旋向下电子态,Fe的替位掺杂在该体系内引入新的杂质能级,杂质能级与导带价带分离,且100%自旋极化.两种位置的杂质,上自旋电子和下自旋电子的态密度均明显不对称,诱导出铁磁性,且铁磁性主要由于Fe的3d态电子诱导产生.Fe位于空隙位时,Fe原子的磁矩为1.69μB;Fe占据Mg位时,Fe原子的磁矩为1.38μB,说明原子磁矩与其所占位置和配位情况有关.     

Ni对Fe_3Si化合物硬度影响的微观组织结构和电子结构研究

采用实验和第一性原理方法,从微观组织结构、电子结构、力学常数和布局分析研究了Ni浓度和烧结温度对Fe_3Si化合物硬度的影响.结果表明Ni含量为3.125at.%时,化合物具有最小硬度值.进一步增加Ni浓度,其硬度增大,B/c44比值先增加后减小,而G/B比值先减小后增加.但当浓度超过6.25at.%后,不仅不能改善Fe_3Si脆性,反而使合金脆化程度加剧,说明适当添加Ni可韧化Fe_3Si化合物.烧结温度较低时,电子结构对Fe_3Si化合物硬度的影响占主导作用,随烧结温度的升高,先析出的晶粒迅速长大,Ni含量对化合物硬度的影响有所减弱,微观组织结构的影响大于电子结构.     

Si掺杂Al2O3电子结构的第一性原理计算

本文采用第一性原理对纯Al2O3和Si掺杂的Si 0.167Al0.833O1.5, Si 0.25Al0.75O1.5晶体体系的能带结构、态密度进行了计算分析. 结果发现：随着Si在Al2O3晶体中所占比例的增加,体系能隙变小,在Si 0.25Al0.75O1.5晶体体系中能隙已降到2.5eV,表明该体系为半导体材料;而在掺杂的体系中有数条分散的能带穿过了费米能级,即可以预测该掺杂体系有特别的光电性质;同时对比纯Al2O3和Si掺杂的Si 0.167Al0.833O1.5, Si 0.25Al0.75O1.5晶体体系的总态密度,发现掺杂体系的价带和导带向低能区域移动.     

Si掺杂Al_2O_3电子结构的第一性原理计算

本文采用第一性原理对纯Al2O3和Si掺杂的Si0.167Al0.833O1.5,Si0.25Al0.75O1.5晶体体系的能带结构、态密度进行了计算分析.结果发现:随着Si在Al2O3晶体中所占比例的增加,体系能隙变小,在Si0.25Al0.75O1.5晶体体系中能隙已降到2.5 e V,表明该体系为半导体材料;而在掺杂的体系中有数条分散的能带穿过了费米能级,即可以预测该掺杂体系有特别的光电性质;同时对比纯Al2O3和Si掺杂的Si0.167Al0.833O1.5,Si0.25Al0.75O1.5晶体体系的总态密度,发现掺杂体系的价带和导带向低能区域移动.     

Sc掺杂Ca3Si4的电子结构和光学性质

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对Sc掺Ca3Si4的电子结构和光学性质进行了系统的计算和分析比较.研究结果为块体Ca3Si4是间接带隙半导体,带隙为0.372eV,价带主要是由Si的3s和3p及Ca的3d态电子构成,导带主要是由Ca的3d态电子构成,静态介电常数ε1(0)=19,折射率n0=4.35;吸收系数在能量3.024eV处达到最大峰值1.56×105cm-1.而掺杂Sc变为n型半导体;费米能级附近的导带主要则由Ca的3d态电子和Sc的3d态电子构成,静态介电常数变为ε1(0)=54.58,折射率n0=7.416;吸收系数在能量5.253eV处达到最大峰值1.614×105cm-1.通过掺杂有效调制了Ca3Si4的电子结构和光学性质,计算结果为Ca3Si4光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

Structural disorder in Fe−Si alloys near Fe3Si composition

Ordered and slightly disordered Fe_1?xSi_x alloys near X=0.25 are studied by means of Mössbauer spectroscopy. Quantitative analysis of the spectra after correction for the thickness effect is presented. The short range order as well as the long range order parameters are calculated from Mössbauer spectra. Distribution of atoms among different sites is determined. A slight disorder for x<0.252 is mainly due to an interchange of Fe atoms from A sites with Si atoms residing at D sites. However, at larger x the B disorder prevails.     

Ferromagnetic resonance in nanocrystalline Fe73.5CuNb3Si13.5B9 (Finemet)

The ferromagnetic resonance linewidth of Fe_73.5CuNb₃Si_13.5B₉ melt-spun ribbons has been investigated as a function of annealing temperature. Fe_73.5CuNb₃Si_13.5B₉ possesses an ultrafine grain structure which can be altered by suitable annealing to exhibit a combination of excellent soft magnetic characteristics and high saturation induction. It is a ferromagnetic metal consisting of crystallites whose anisotropy axes are randomly oriented and which may interact with each other via exchange or dipolar fields. When annealed at moderate temperatures, Fe_73.5CuNb₃Si_13.5B₉ is characterized by an extremely low coercive field, and is useful in magnetic cores and memories. At a critical temperature (∼600°C), the grain size rapidly increases with annealing temperature. This onset of crystallization is accompanied by a relatively abrupt increase in the FMR linewidth, the magnetic anisotropy field, and the coercive field. We extend the scaling arguments of Herzer to explain these obviously related phenomena.     

Fe3O4@Au纳米材料的制备和光谱性质

采用共沉淀法制备了Fe3O4纳米颗粒,并以其为晶种利用晶种生长法制备了Fe3O4@Au磁性复合纳米粒子。吸收光谱显示Au壳层成功包覆在了Fe3O4纳米核的表面。以结晶紫为探针分子的表面增强拉曼散射（SERS）光谱展示了Fe3O4@Au良好的SERS活性。     

Co含量对Fe3Si合金磁学性能的影响

采用基于密度泛函理论（DFT）的赝势平面波法,对过渡金属Co掺杂Fe₃Si进行几何结构优化,计算Co含量对Fe₃Si合金磁学性质的影响.研究表明：Fe_3-xCo_xSi的磁性主要来源于过渡金属元素Fe和Co,并且相对于A、C位的Fe和Co原子,B位Fe的原子磁矩较大;在0≤x≤0.75范围内,随着Co含量的增大,Fe_3-xCo_xSi的总磁矩缓慢减小,在0.75≤x≤1.5时,其总磁矩迅速地增大;A、C位Fe原子的磁矩和合金总磁矩的变化趋势相同,Co原子的磁矩随着Co含量的增大缓慢地增大,原子的磁矩变化与自旋向上和向下方向的电荷转移有关.     

Ferromagnetic properties of cyclically deformed Fe3Ge and Ni3Ge

The magnetisation behaviour of cyclically deformed and non-deformed Fe₃Ge and Ni₃Ge is examined at sufficiently low temperatures below the Curie point. Despite these two intermetallics having the same L1₂ structure, they are found to show quite different behaviour in their ferromagnetic properties; the spontaneous magnetisation (M _S) remains unaffected in the former whereas it decreases notably in the latter after cyclic deformation. The origin of the difference is investigated and attributed to the difference in operative shear planes. These are mainly on {001} planes without the introduction of notable amounts of anti-phase boundary (APB) tubes in Fe₃Ge and mainly on {111} planes with the introduction of a high density of APB tubes composed of {111} APBs in Ni₃Ge. The effects of cyclic deformation on the high-field susceptibility?χ?and the coercive force (H _C) are also discussed by taking into account the dislocation distributions introduced by the {001} and {111} slips.     

Kinetics of ordering in Fe3Si

Alloys of Fe₃Si were prepared as disordered bcc solid solutions by mechanical alloying. Chemical disorder D0₃ order transformations were studied by Mössbauer spectrometry and X-ray diffractometry. The evolution of short- and long-range order parameters showed that ordering probably occurs heterogeneously by nucleation and growth.