Ga6N6团簇结构性质的理论计算研究

在密度泛函理论的基础上，对Ga₆N₆团簇进行了第一性原理、全电子、从头计算，得到了10种可能的三维空间结构及其电子结构.其中最稳定结构的一对GaN原子的平均结合能为9.748 eV，因此是可能存在的.但与他人计算的Ga₃N₃和Ga₅N₅相比，Ga₆N₆团簇可能不属于“幻数”团簇.最稳定结构的Ga₆N_{6 关键词： GaN 团簇 电子结构}     

Ga2O3组分对Tm3+掺杂GeO2-Ga2O3-Li2O-BaO-La2O3玻璃的光谱性能影响

制备了Tm³⁺(8.0mol%)掺杂(77-x)GeO₂-xGa₂O₃-8Li₂O-10BaO-5La₂O₃(x=4,8,12,16)系列玻璃.系统地研究了Ga₂O₃从4mol%变化到16mol%时,玻璃的光谱性质与热学性质的变化规律.差热分析表明,随着Ga₂O₃含量的增加,锗酸盐玻璃的热稳定性增加.运用Judd-Ofelt(J_O)理论计算得到了Tm³⁺在不同Ga₂O₃含量的GeO₂-Ga₂O₃-Li₂O-BaO-La₂O₃玻璃中的J-O强度参数(Ω₂,Ω₄,Ω₆)及Tm³⁺各激发能级的自发跃迁概率、荧光分支比以及辐射寿命等光谱参量.在808nm激光二极管的激发下,测试并分析了Ga₂O₃对Tm³⁺荧光光谱特性的影响.随着Ga₂O₃从4mol%增加到16mol%,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度呈现先减弱后增强的特性.当Ga₂O₃含量大约在12mol%时,Tm³⁺在1.8μm处的荧光强度最弱,受激发射截面达到最小.还初步讨论了Ga₂O₃对玻璃结构与光谱参数的影响规律. 关键词： 3+掺杂锗酸盐玻璃')" href="#">Tm³⁺掺杂锗酸盐玻璃 光谱性能 Judd-Ofelt参数 热稳定性     

钴磷族化合物BaT2P2和BaT2As2(T=Co,Rh, Ir) 的电子结构

基于密度泛函理论(DFT)在广义梯度(GGA)下计算了钴磷族化合物BaT₂P₂和BaT₂As₂(T=Co, Rh, Ir)的电子结构.研究发现在BaCo₂P₂和BaCo₂As₂中,由于范霍夫畸点位于费米面附近使得费米能级处的态密度非常高,从而导致由斯通纳机理引起的巡游铁磁不稳定性.在从Co到 关键词： 电子结构 范霍夫畸点 斯通纳不稳定性     

应变和电场对Ga2SeTe/In2Se3异质结电子结构和光学性质的影响

异质结构的构筑与堆垛是新型二维材料物性调控及应用的有效策略.基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文研究了4种不同堆叠构型的新型二维Janus Ga₂SeTe/In₂Se₃范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性质. 4种异质结构型均为Ⅱ型能带结构的间接带隙半导体,光致电子的供体和受体材料由二维In₂Se₃的极化方向决定.光吸收度在可见光区域高达25%,有利于太阳可见光的有效利用.双轴应变可诱导直接-间接带隙转变,外加电场能有效调控异质结构带隙,使AA2叠加构型的带隙从0.195 eV单调增大到0.714 eV,AB2叠加构型的带隙从0.859 eV单调减小到0.058 eV,两种调控作用下异质结的能带始终保持Ⅱ型结构.压缩应变作用下的异质结在波长较短的可见光区域表现出更优异的光吸收能力.这些研究结果揭示了Janus Ga₂SeTe/In₂Se₃范德瓦耳斯异质结电子结构的调控机理,为新型光电器件的设计提供理论指导.     

基于HfO2插层的Ga2O3基金属-绝缘体-半导体结构日盲紫外光电探测器

作为一种新兴的超宽带隙半导体, Ga₂O₃在开发高性能的日盲紫外光电探测器方面具有独特的优势.金属-半导体-金属结构因其制备方法简单、集光面积大等优点在Ga₂O₃日盲紫外光电探测器中得到了广泛的应用.本文在传统的金属-半导体-金属结构Ga₂O₃日盲紫外光电探测器的基础上,利用原子层沉积技术引入高介电性和绝缘性的氧化铪(HfO₂)作为绝缘层和钝化层,制备出带有HfO₂插层的金属-绝缘体-半导体结构的Ga₂O₃日盲紫外光电探测器,显著降低了暗电流,提升了光暗电流比,同时提高了器件的比探测率和响应速度,为未来Ga₂O₃在高性能弱光探测器件制备提供了一种新通用策略.     

四方和正交以及单斜相K0.5Na0.5NbO3的结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理超原胞方法和虚晶近似方法, 在局域密度近似和广义梯度近似下, 对四方和正交以及单斜相K_0.5Na_0.5NbO₃的能量和原子结 构以及电子结构进行了系统的研究. 计算结果表明三种K_0.5Na_0.5NbO₃相的能量差别较小, 这与实验上它们之间容易发生相转化是一致的. 进一步发现单斜相的能量比四方相和正交相低, 说明单斜相结构更加稳定, 并且理论计算的结构参数与实验值符合得很好. 电子结构结果也表明单斜相的键合作用比四方相和正交相键合作用更强, 进一步说明单斜相结构更加稳定. 关键词： 铌酸钾钠 四方相 单斜相 密度泛函理论     

Heusler合金Mn2 NiAl的电子结构和磁性对四方畸变的响应及其压力响应

运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影缀加波方法,对Hg₂CuTi型Mn₂NiAl在由立方结构至四方结构的畸变过程中电子结构和磁性的变化规律及其对压力响应的规律进行了研究.研究发现:在由奥氏体相到马氏体相的相变中,由于Ni-Mn(A)原子间距的减小而使得杂化程度增强,导致占据态的态密度向低能区域移动,体系的能量降低,致使在马氏体相中的稳定性增大;在从奥氏体相到马氏体相的相变中,能带变宽,成键作用加强,从而在马氏体相中的稳定性增大;在四方畸变过程中,总磁矩的变化主要来源于Ni原子磁矩的变化;计算得到Mn₂NiAl的零压体积弹性模量为125.69 GPa,其抗压缩性比其他常见的Heusler型合金弱. 关键词： 第一性原理 电子结构 磁性 四方畸变     

Co掺杂MgF2电子结构和光学特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Co掺杂MgF₂晶体的几何结构、电子结构和光学性质.结果表明,Co掺杂导致MgF₂晶体结构畸变,可能发生一种类四方和斜方型结构相变.由于Co原子的加入,体系的禁带宽度减小,可观察到半导体—金属性转变.计算也表明,Co掺杂对静态介电常数和光吸收系数有重要调制作用,所得结果与最近实验测量很好相符,揭示了Co:MgF₂体系在光学元器件方面的潜在应用. 关键词： 密度泛函理论（DFT） 第一性原理 超软赝势 2')" href="#">Co掺杂MgF₂     

YFe2B2电子结构的第一性原理计算

基于密度泛函理论,从头计算了具有ThCr₂Si₂型四方晶系的稀土金属化合物Yfe₂B₂体相的物理特性.能量计算结果表明Yfe₂B₂体相处于顺磁金属态;而能带结构、态密度、布居数以及差分电荷　分布的计算结果表明Y原子的5s,5p电子具有很强的局域性;Fe原子的3d电子和B的1s,2s和2p电子强烈耦合,使得最近邻Fe原子与B原子形成了Fe—B共价键;最近邻的两个Fe原子之间由于 关键词： 稀土金属化合物 第一性原理计算 能带结构 态密度     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的电子结构与输运特性

采用基于密度泛函理论第一性原理方法, 研究了对称性为Pmn2₁的正交结构聚阴离子型硅酸盐Li₂FeSiO₄及其相关脱锂相LiFeSiO₄的电子结构, 并进一步采用玻尔兹曼理论对其输运性质进行计算. 电荷密度分析表明, 由于强Si–O共价键的存在使Li₂FeSiO₄晶体结构在嵌脱锂过程中始终保持稳定, 体积变化率只有2.7%. 能带结构与态密度计算结果表明, 费米能级附近的电子结构主要受Fe-d轨道中电子的影响, Li₂FeSiO₄ 的带隙宽度明显小于LiFeSiO₄, 说明前者的电子输运能力优于后者. 输运性质计算表明, 电导率在300–800 K时对温度的变化并不敏感, 同时也证明了Li₂FeSiO₄晶体的电导率大于LiFeSiO₄晶体, 与能带和态密度分析结论一致.     

First-principles study of martensitic phase transformation of TiRh alloy

Geometric structures and atomic positions were studied with plane wave pseudo-potential method based on density functional theory for cubic, tetragonal, and monoclinic phases of TiRh alloy. Their phonon dispersion curves were obtained with frozen phonon method at harmonic approximation using density-functional perturbation theory. Our calculations revealed that both B2 and L1₀ phases are thermodynamically unstable. Jahn-Teller effect triggers the occurrence of Bain transformation from cubic to tetragonal phase, and then soft-mode phonon further leads to the transition from tetragonal to monoclinic phase on cooling. The monoclinic phase was predicted to be P2/m space group through atomic vibrational movement along [001] direction of virtual frequency modes of L1₀ phase. The temperature from B2 to L1₀ and then to P2/m were predicted to be about T=1100.53 K and T=324.48 K through free energy calculations with the electronic plus vibrational energy of formation, respectively, which is in good agreement with experimental observations.     

Cu掺杂对TiNi合金马氏体相变路径影响的第一性原理研究

不同浓度的Cu元素掺杂会极大地影响TiNi二元合金的物理性质和相变行为.为了解释其中的物理机制,本文通过第一性原理计算,对TiNi和Ti_(50)Ni_(25)Cu_(25)的相变机制和相稳定性进行了计算和讨论.通过计算Cu掺杂前后立方相到正交相、再到单斜相过程中的相变路径和相变势垒,解释了Cu掺杂对二元合金TiNi相变过程的影响.计算结果表明:TiNi合金的正交相和单斜相之间存在一个大小为1.6meV的相变势垒;而对于Ti_(50)Ni_(25)Cu_(25),这两个相之间的相变势垒大小至少为10.3meV,如此大的一个相变势垒意味着Ti_(50)Ni_(25)Cu_(25)合金的正交相很难跨过势垒相变到单斜相.     

Structure phase transformation and equation of state of cerium metal under pressures up to 51 GPa

This study presents high pressure phase transitions and equation of states of cerium under pressures up to 51 GPa at room temperature. The angle-dispersive x-ray diffraction experiments are carried out using a high energy synchrotron x-ray source. The bulk moduli of high pressure phases of cerium are calculated using the Birch–Murnaghan equation. We discuss and correct several previous controversial conclusions, which are caused by the measurement accuracy or personal explanation. The c/a axial ratio of ε-Ce has a maximum value at about 29 GPa, i.e., c/a ≈ 1.690.     

Nonadiabatic superconductivity in K3C60 and Rb3C60

We discuss the validity of Migdal–Eliashberg theory applied to the superconductor fullerides K₃C₆₀ and Rb₃C₆₀. Recently, the relevant superconductor properties have been measured, like the isotope coefficient, the energy gap and critical temperatures for these compounds and compared with their optical properties. They all present a very disperse band of phonon frequencies, running from very small to very large energies, the latter being close to the Fermi edge. Therefore, these materials exceed the limit of validity of the adiabatic Migdal theorem, measured with a nonadiabatic parameter m=w₀/E_F, where w₀ is a characteristic phonon frequency and E_F=250 meV, the Fermi level. We examine previous theories incorporating vertex corrections into the Eliashberg equations to deal with such a situation. We compare these approaches by calculating the critical temperatures using a multimodal Eliashberg spectral function ²F(w) to study the contribution of the various phononic modes. We arrive at the conclusion that the optical modes, not the intramolecular ones, are among those which maximize T_c independently of including vertex corrections or not. This result goes in the direction to understand why doped fullerides A₃C₆₀ are superconductors.     

Electronic structures and magnetisms of the Co_2TiSb_(1-x)Sn_x(x= 0, 0.25, 0.5) Heusler alloys: A theoretical study of the shape-memory behavior

The total energy, electronic structures, and magnetisms of the Al Cu2Mn-type Co2TiSb1-xSnx(x = 0, 0.25, 0.5) with the different lattice parameter ratios of c/a are studied by using the first-principles calculations. It is found that the phase transformation from the cubic to the tetragonal structure lowers the total energy, indicating that the martensitic phase is more stable and that a phase transition from austenite to martensite may happen at a lower temperature. Thus, a ferromagnetic shape memory effect can be expected to occur in these alloys. The Al Cu2Mn-type Co2TiSb1-xSnx(x = 0, 0.25, 0.5) alloys are weak ferrimagnets in the austenitic phase and martensitic phase.     

Co_(2~-)基Heusler合金Co_2FeAl_(1–x)Si_x(x=0.25,x=0.5,x=0.75)的结构、电子结构及热电特性的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Co_2FeAl_(1–x)Si_x(x=0.25, 0.5, 0.75)系列Heusler合金的电子结构、四方畸变、弹性常数,声子谱以及热电特性进行了计算研究.结果显示, Co_2FeAl_(1–x)Si_x系列合金的电子结构均为半金属特性,向下自旋态(半导体性)均呈现良好的热电特性,并且随着硅原子浓度的增加功率因子随之增加.计算的声子谱不存在虚频,均满足动力学稳定性条件,弹性常数均满足玻恩稳定性条件,机械稳定性均良好.随着晶格常数c/a的比值变化,体系的能量最低点均出现在c/a=1处,即结构稳定性不随畸变度c/a的变化而变化,说明不存在马氏体相变.此系列合金薄膜的电子结构呈现较高的自旋极化率,在替代浓度x=0.75时自旋极化率达到100%,且当x=0.75时薄膜在畸变度c/a=1.2时存在马氏体相变.随着晶格畸变度的改变,总磁矩也发生变化,且主要由Fe和Co两种过渡金属原子的磁矩变化所决定.     

Dispersion of neutron spin resonance mode in Ba0.67K0.33Fe2As2

We report an inelastic neutron scattering investigation on the spin resonance mode in the optimally hole-doped iron-based superconductor Ba_0.67K_0.33Fe₂As₂ with T_c=38.2 K. Although the resonance is nearly two-dimensional with peak energy E_R≈14 meV, it splits into two incommensurate peaks along the longitudinal direction ([H, 0, 0]) and shows an upward dispersion persisting to 26 meV. Such dispersion breaks through the limit of total superconducting gaps ∆_tot=|∆_k|+|∆_k+Q|(about 11-17 meV) on nested Fermi surfaces measured by high resolution angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES). These results cannot be fully understood by the magnetic exciton scenario under s^±-pairing symmetry of superconductivity, and suggest that the spin resonance may not be restricted by the superconducting gaps in the multi-band systems.     

NbSi2奇异高压相及其热力学性质的第一性原理研究

采用基于粒子群优化算法的结构预测程序CALYPSO, 并结合第一性原理的VASP程序, 在175 GPa发现NbSi₂的奇异立方高压相. 在此结构中, Nb原子形成金刚石结构, 而Si原子则形成正四面体镶嵌在金刚石结构中. 声子谱计算结果表明该结构是动力学稳定的. 电子结构分析表明, 六角相和立方相NbSi₂均为金属, 对金属性贡献较大的是Nb原子, 而且Nb和Si原子之间存在明显的p-d杂化现象, 电荷更多地聚集在Si四面体中. 利用“应力应变”方法, 计算了NbSi₂的弹性常数, 分析了其体积模量、剪切模量、杨氏模量和德拜温度等热动力学性质随压力的变化并进行了详细的讨论. 根据剪切模量和体积模量的比值分析了NbSi₂两种相结构的脆性和延展性, 发现压力会导致六角相NbSi₂的延展性增加, 但对立方相结构的延展性影响较小; 采用经验算法计算了NbSi₂两种相结构硬度变化情况, 结合这一比值进行了详细的分析. 弹性各向异性计算结果表明, 随着压力增加, 六角结构的各向异性增强, 而立方结构的各向异性减小.     

重费米子超导PuMGa5(M=Co,Rh)结构、电子和热力学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的PBEsol+U方法研究PuCoGa₅和PuRhGa₅的晶体结构、弹性、电子性质、声子谱以及热力学性质。PBEsol+U方法考虑Pu-5f的库伦排斥作用U和Hund交换相关作用J。计算结果表明,PuCoGa₅和PuRhGa₅在PBEsol+U方法下的基态性质（包括晶格参数和原子占位）与实验数据吻合较好,且力学判据和声子谱均表明在零温和零压条件下PuCoGa₅和PuRhGa₅的基态结构是稳定的;特别地,PuRhGa₅的5f电子在费米能级附近的定域性明显强于PuCoGa₅,这可能是PuCoGa₅的超导临界转变温度高于PuRhGa₅的重要原因。此外,还研究了PuCoGa₅与PuRhGa₅的赫姆霍兹自由能、熵、内能和等容摩尔热容随温度的变化。     

A comparative study of donor formation in dysprosium, holmium, and erbium implanted silicon

Formation of donor centers in Czochralski grown silicon doped with dysprosium, holmium, and erbium is discussed. Donor states of three kinds are introduced in the implanted layers after annealing at T=700°C. Shallow donor states with ionization energies between 20 and 40 meV are attributed to oxygen -related thermal donors. Other donor centers in the energy range of E_C−(60…70) meV and E_C−(100…120) meV appear to be dependent on dopants. After a 900°C anneal strong changes in the donor formation are observed only in silicon doped with erbium. Instead of donors at E_C−(118±5) meV, new donor centres at E_C−(145±5) meV are formed. Reportedly, the latter ones are involved in the excitation process of the Er³⁺ ions with a characteristic luminescence line at ≈1.54 μm.