一种由自由电子能带模型计算费米能级的方法

对面心立方（fcc)、体心立方（bcc)和六角密堆积（hcp)三种不同结构的晶体,在假设它们的原胞中包含8个价电子并将价电子近似为自由电子的情况下,采用“自由电子气理论”和“自由电子能带模型”,研究其根据费米球确定的费米能级EF与根据自由电子能带模型计算的平均键能Em。研究结果表明,由自由电子能带模型计算所得3种不同结构晶体（因而电子密度也不一样）的平均键能Em等于各自自由电子系统的费米能级EF。平均键能Em是我们在异质结带阶理论计算中建议的一种参考能级,研究结果在深化对平均键能Em物理实质认识的同时,提供了一种借助于自由电子能带模型计算自由电子系统费米能级EF的新方法。     

SrRuO3的电子结构与磁性研究

用自洽的全势能线性丸盒轨道能带方法计算了氧化物体系SrRuO₃(SRO)的电子结构和磁性.对于理想的立方钙钛矿结构的计算得出的电子结构明显改善了已有的计算结果:每个元胞的磁矩为129μ_B,按原子球划分为084μ_B/Ru原子和011μ_B/O原子;Sr原子上的自旋磁矩几乎为零;费米能级处的态密度N(E_F)为435(states/Ryd/f.u.).关于实际的正交结构SRO,计算得出磁矩为108μ关键词： 过渡金属氧化物 电子结构 磁性     

聚合型硼氢化物(BH3)n(n=1-3)的几何结构与光谱的研究

采用不同方法B3P86,B3LYP,MP2和LSDA,结合Dunning的相关一致基组cc-PVTZ,对聚合型硼氢化物(BH₃)_n(n=1-3)分子的可能几何构型进行优化计算,得出最稳定构型的几何参数、电子结构、振动频率和光谱等性质参数,并给出了最稳定结构的总能量(E_T),结合能(E_BT),平均结合能(E_av),电离势(E_IP),能隙(E_g),费米能级(E_F)等.结果表明:采用密度泛函DFT中的方法B3P86计算的能量最低,结构参数更接近文献值;三种硼氢化物分子基态都为1重态,电子态分别为¹A',¹A和¹A; BH₃分子的最稳定几何构型为平面三角形结构;B₂H₆为对称性乙烯式D_2h立体结构,H-B之间生成氢桥式三中心双电子键;B₃H₉为C_3ν立体结构,也生成氢桥式三中心双电子键,但三个氢桥三中心双电子键彼此隔离.最后分析了三种氢化物的红外和拉曼光谱、平均结合能、电离势、能隙和费米能级等特性,说明(BH₃)_n(n=1-3)三分子中B₂H₆最稳定,H-B桥键键长比端键更长,最强峰红外光谱强度最大. 关键词： 聚合型硼氢化物 几何构型 光谱     

高温超导体MgB2的电子结构研究

用第一性原理能带理论计算了高温超导体MgB₂的电子结构.计算得出的电子能带说明MgB₂是一种宽能带化合物,价带主要由Mg和B原子s和p的杂化形成.费米能级处的态密度N(E_F)是0.72(states/eV).根据这些结果,初步推断出MgB₂的超导电性的微观机制不可能是电子声子耦合的BCS模型,而是有待于探索的新机制 关键词： 高温超导体 电子结构     

H,O原子在过渡金属表面吸附能的规则性

用Allan的简化d带模型描叙过渡金属的表面电子态,用广义相移法计算吸附原子在表面的吸附能,结果表明,不仅很好地描绘了H,O在一个周期的过渡金属表面吸附能的变化趋势,而且所算得的吸附原子感应的分离能级也同紫外光发射谱的实验符合得很好;同时还指出,简单气体在过渡金属表面的吸附能呈现规则性变化主要决定于费密能级E_F与吸附原子的有效能级ε_a之差(E_F-ε_a),其次是转移矩阵元ν和能带宽度w_b。 关键词：     

平均键能方法在应变层异质结带阶研究中的应用

将平均键能方法推广应用于应变层异质结的带阶研究.通过流体静压力应变和单轴应变对带阶参量E_mv作用的仔细研究,发现平均带阶参量E_mv,av=E_m-E_v,av在不同应变状态下基本上保持不变.因此,在应变层带阶参量E_mv的计算中,只需计算其发生应变前体材料的带阶参量E_mv,o值并引用形变势b和SO裂距Δ₀的实验值,通过简便的代数运算得到应变层的E_{mv 关键词： 异质结 平均键能方法 价带偏移}     

第一性原理对金的高压相变和零温物态方程的计算

在密度泛函理论下，用缀加平面波加局域轨道方法，分别采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)对金的面心立方晶格结构(fcc)、体心立方晶格结构(bcc)和六角密堆积结构(hcp)的结构能量进行了计算.在GGA下，计算得出fcc向hcp和hcp向bcc的相变分别发生在380GPa 和1250GPa；而LDA下相变分别发生在490GPa和790GPa.当计算压强达到2TPa时，bcc在这两种近似下仍然保持稳定的结构.根据不同体积下不同结构的电子态密度的特征，对发生相变的物理原因进行了定性的分析，在此基础上得到了金的零温状态方程. 关键词： 缀加平面波方法 固态相变 电子态密度 物态方程     

立方(Ba0.5Sr0.5)TiO3高压诱导带隙变化的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了 (Ba_0.5Sr_0.5)TiO₃ (BST) 晶体在高压下的电子结构及能带变化行为. 研究结果发现,随着压强的增加,BST能带间隙先增加,在压强为55 GPa时达到最大值,然后减小,这些有趣的结果将有助于开发与设计新的BST铁电器件. 进一步地,通过电子态密度和密度分布图的研究分析可知:在低压区域(055 GPa),则是出现的离域现象占主导(电子的离域作用超过键态的作用),从而使带隙减小. 关键词： 钛酸锶钡 第一性原理 高压 能带间隙     

退火诱导亚稳态Fe80Cu20合金固溶体的结构相变

利用扩展x射线吸收精细结构和x射线衍射研究了机械合金化制备的体心立方(bcc)的亚稳态Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体的结构随退火温度的变化特点.结果表明，在300—873 K温度范围内，随着退火温度的升高，bcc结构物相的晶格常数近于线性降低，这主要是由于Cu原子从bcc结构Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体中逐渐偏析出来，生成面心立方(fcc)结构的Cu物相所致.经603K退火后，Cu原子的平均键长R_Cu—Cu增加了0.003 nm左右，大约有50%的Cu原子从bcc结构的Fe₈₀Cu₂₀合金固溶体中偏析出来.在773 K退火后，bcc结构Fe_８０Cu₂₀合金固溶体近于完全相分离，生成了bcc结构的α-Fe与fcc结构的Cu物相. 关键词： 扩展x射线吸收精细结构 x射线衍射 ８０Cu₂₀合金')" href="#">Fe_８０Cu₂₀合金 机械合金化     

Li嵌入对V2O5电子结构及光学性质的影响

采用第一性原理局域密度近似法计算了V₂O₅的电子态密度和能带结构以及Li嵌入后对其电子结构和光学性质的影响。计算结果表明,V₂O₅是间接带隙半导体,Li的嵌入并没有改变其电子的跃迁方式。但Li的嵌入使得V₂O₅导带能量下移,禁带宽度减小,导带中原有的劈裂被分裂的能级填满;同时致使价带出现展宽。电子态密度计算结果表明Li的嵌入对临近的O和V的电子结构有较大的影响。Li2s电子的注入提高了V₂O₅的费米能级并导致其进入导带。由于价带中的电子只能跃迁到费米能级以上的导带空能级,这致使体系实际的光学带隙增大。同时随着Li注入量的进一步增加,价带的展宽更为明显,费米能级亦呈升高的趋势,使得光学带隙随着Li注入量的增加而增大。     

应变层超晶格InAs/InP界面的平均键能行为与价带边不连续性

采用LMTO能带方法,对两种不同应变状态下(自由形变和以InP为衬底),应变层超晶格(InAs)₁(InP)₁(001)和与应变层超晶格的分子层相对应的应变体材料,以及无应变的体材料进行了第一原理计算,并采用冻结势方法求出了两种超晶格各分子层的平均键能。结果表明,能存在应变的情况下,异质界面两边的平均键能非常一致,且这种一致性受应变状态的影响很小,因而可以把它用来作为确定应变层超晶格价带边不连续值(△E_v)的普遍适用的参考能级。研究了应变对 关键词：     

一种晶体表面自由能的计算方法

采用“断键模型”计算了立方晶体理想表面的悬键密度，进而计算了其表面自由能(SFE).结 果表明：对于理想(1×1)-(hkl)表面，SFE可以表示为键能、键长和表面方向的函数.该 模型简单地解决了晶体SFE各向异性的理论问题.根据该模型和Wulff定则得出的晶体平衡形 状与理论完全一致；同时，计算结果也表明面心立方和体心立方晶体的平衡形状与其三维第 一布里渊区重合. 关键词： 表面自由能 晶体 悬键 平衡形状     

Reconstructive structural phase transitions in dense Mg

The question raised recently about whether the high-pressure phase transitions of Mg follow a hexagonal close-packed (hcp) → body centered cubic (bcc) or hcp → double hexagonal close-packed (dhcp) → bcc sequence at room temperature is examined by the use of first principles density functional methods. Enthalpy calculations show that the bcc structure replaces the hcp structure to become the most stable structure near 48 GPa, whereas the dhcp structure is never the most stable structure in the pressure range of interest. The characterized phase-transition mechanisms indicate that the hcp → dhcp transition is also associated with a higher enthalpy barrier. At room temperature, the structural sequence hcp → bcc is therefore more energetically favorable for Mg. The same conclusion is also reached from the simulations of the phase transitions using metadynamics methods. At room temperature, the metadynamics simulations predict the onset of a hcp → bcc transition at 40 GPa and the transition becomes more prominent upon further compression. At high temperatures, the metadynamics simulations reveal a structural fluctuation among the hcp, dhcp, and bcc structures at 15 GPa. With increasing pressure, the structural evolution at high temperatures becomes more unambiguous and eventually settles to a bcc structure once sufficient pressure is applied.     

液态金属In凝固过程中微观结构转变的模拟研究

采用分子动力学方法对液态金属In的快速凝固过程进行计算机模拟跟踪研究.运用HA键型指 数法和原子成团类型指数法分析了金属原子In的成键类型和形成的原子团簇结构.发现：与通常的液态金属(如Al)相反，随着温度的降低，二十面体及与二十面体相关的1 551 键越来越少；与四方体，六角密堆积相关的1421，1422和1431键数目总和变化很小；而与菱 面体相关的132l，1311，1301和1201的数目却随着温度的降低而显著增加，逐渐占据优势 .最后形成一种新型的以菱面体结构为主、夹杂着立方体(fcc，bcc) 关键词： 液态金属In 微结构转变 团簇结构 分子动力学 计算机模拟     

Co100-xMnx合金在GaAs(001)表面的生长结构和磁性的实验研究

对Co_100-xMn_x合金在GaAs(001)表面的分子束外延生长、晶体结构和磁学性质进行了研究.结果表明,当0100-xMn_x合金薄膜是体材料中不存在的体心立方(bcc)结构,并且具有较强的铁磁性,当44100-xMn_x合金薄膜最初为bcc结构,随着厚度的增加,逐渐从bcc向面心立方(fcc)结构转化,最后成为完全的fcc结构,薄膜具有较 关键词：     

Optical and acoustic properties of TeO2/WO3 glasses with small amount of additive ZrO2

The optical and acoustic properties of tellurite glasses in the system TeO₂/ZrO₂/WO₃ have been investigated. The refractive index at different wavelengths and the optical spectra of the glasses have been measured. From the refractive index and absorption edge studies for prepared glasses, the optical parameter viz; optical band gap (E_opt), Urbach energy, (ΔE), dispersion energy, E_d, and the average oscillator energy, E₀, have been calculated. Sound velocities were measured by pulse echo technique. From these velocities and densities values, various elastic moduli were calculated. The variations in the refractive index, optical energy gap and elastic moduli with WO₃ content have been discussed in terms of the glass structure. Quantitatively, we used the bond compression model for analyzing the room temperature elastic moduli data. By calculating the number of bonds per unit volume, the average stretching force constant, and the average ring size we can extract valuable information about the structure of the present glasses.     

Ab initio study of structural and mechanical property of solid molecular hydrogens

Ab initio calculations based on density functional theory (DFT) were performed to investigate the structural and the elastic properties of solid molecular hydrogens (H₂). The influence of molecular axes of H₂ on structural relative stabilities of hexagonal close-packed (hcp) and face-centered cubic (fcc) structured hydrogen molecular crystals were systematically investigated. Our results indicate that for hcp structures, disordered hydrogen molecule structure is more stable, while for fcc structures, Pa3 hydrogen molecular crystal is most stable. The cohesive energy of fcc H₂ crystal was found to be lower than hcp. The mechanical properties of fcc and hcp hydrogen molecular crystals were obtained, with results consistent with previous theoretical calculations. In addition, the effects of zero point energy (ZPE) and van der Waals (vdW) correction on the cohesive energy and the stability of hydrogen molecular crystals were systematically studied and discussed.     

一维应变加载下单晶铁结构转变的微观研究

采用嵌入原子势和分子动力学方法,模拟了单晶铁在一维应变条件下由体心立方（bcc）转变为六角密排（hcp）结构的微观过程. 当应变加载至相变临界值时,hcp相开始均匀形核并沿{011}晶面长大为薄片状体系.弹性常数C₃₁和C₃₂在相变前被逐渐硬化,C₃₃则在相变前出现软化行为;当体系完全相变后,上述各弹性常数显示开始随体积压缩而迅速硬化,温度效应对晶格具有软化作用,可削弱C₃₃的硬化和软化过程;样品在压缩过程可出现孪晶结构,孪晶结构使晶格发生剪切变形.混合相中,hcp相势能比bcc相高,最大剪应力方向与bcc相反向;系统的偏应力与hcp相质量分数近似呈线性关系. 关键词： 结构转变 分子动力学 一维应变     

Single atom chemisorption on a bcc metal

The effect of chemisorption of a single atom on the (001) surface of a bcc metal is investigated via the Green's function and the phase shift techniques using the LCAO method and the tight-binding approximation. In particular, we obtain the change in the electronic density of states Δn due to two different binding sites, the on-site and the centered four-fold-site. For each site, the adatom energy level E_a is placed both inside and outside the band, and several adatom-substrate interaction strengths σ are considered. By varying these parameters we obtain a qualitative understanding of the effects on Δn due to either the adsorption of different atoms or a readjustment of E_a arising from a flow of charge onto or away from the adsorbed atom. We compare our results to previous studies of chemisorption on the (001) surface of an s-band simple cubic crystal and find that, although some details distinctive of the bcc metal arise, the overall qualitative features are the same.