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相似文献
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1.
刘坤  王福合  尚家香 《物理学报》2017,66(21):216801-216801
为了研究给定的NiTi的表面氧化过程,在保持体系中Ni和Ti原子总数相等的条件下,构建了一系列Ti原子在表面反位的c(2×2)-NiTi(110)缺陷体系,并利用第一性原理计算研究了氧原子在各种NiTi(110)反位缺陷体系的吸附行为以及表面形成能.计算结果表明:吸附氧原子的稳定性与表面Ti原子的富集程度有很大的关联性,体系表面Ti原子富集程度越高,氧原子吸附的稳定性越高;当覆盖度较高时,由于氧原子的吸附,可使Ni和Ti原子在表面出现反位.在富氧条件(μ_o≥-9.35 eV)下,氧原子在表面第1层中的全部Ni原子与第3层全部Ti换位的反位缺陷体系上的吸附最稳定,此时随着氧原子的吸附,表面上的Ti原子升高,导致向上膨胀生长形成二氧化钛层,且在其下方形成富Ni层,由此可合理地解释实验上发现NiTi合金氧化形成二氧化钛层的可能原因.  相似文献   

2.
本文基于密度泛函理论(DFT)计算了三角晶系钛铁矿结构MgSiO3(0001)表面的基本性质,包括了不同终止面-Mg,-Mge和-SiO3的几何结构,电子状态和能量。本文描述了模型的晶体结构和表面弛豫等结构特性。不同终止面表面的电子态密度和局部电势阐明了原子之间的化学键。分子的解离量,表面能,巨热力学势展示了不同终止面表面的热力学稳定性。计算的带隙表明,终止面Mge中的额外Mg原子使表面变得金属化,终止面SiO3中空缺的Mg原子使表面表现出P型导电。表面能的结果表明终止面Mg是最稳定的平面。此外,在富含Mg的条件下显示终止面Mge是最低势面。  相似文献   

3.
采用平面波超软赝势方法计算了锐钛矿型TiO2(101)面的表面能和表面原子弛豫结构.首先对TiO2(101)面的6种不同的表面原子终止结构的体系总能量进行了计算,结果表明终止原子为两配位的O原子、次层为五配位的Ti原子的表面结构最为稳定.针对该表面研究了表面能和原子弛豫与模型中原子层数和真空厚度的关系,当原子层数为12层,真空厚度为0.4 nm时,表面能收敛度小于0.01 J/m2.研究发现:表面上两配位的O原子向里移动约0.0012 nm,五配位的Ti原子向里移动约0.0155 nm,弛豫后的Ti-O键长发生了较大变化,核外电荷发生了转移,结构趋于稳定.  相似文献   

4.
姜平国  汪正兵  闫永播 《物理学报》2017,66(8):86801-086801
采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,在广义梯度近似下,研究了立方WO_3,WO_3(001)表面结构及其氢吸附机理.计算结果表明立方晶体WO_3理论带隙宽度为0.587 eV.WO_3(001)表面有WO终止(001)表面和O终止(001)表面两种结构,表面结构优化后W—O键长和W—O—W键角改变,从而实现表面弛豫;WO终止(001)表面和O终止(001)表面分别呈现n型半导体特征和p型半导体特征.分别计算了H原子吸附在WO终止(001)表面和O终止(001)表面的H—O_(2c)—H,H—O_(2c)…H—O_(2c),H—O_(1c)—H和H—O_(1c)…H—O_(1c)四种吸附构型,其中H—O_(1c)—H吸附构型的吸附能最小,H—O键最短,H失去电子数最多,分别为-3.684 eV,0.0968 nm和0.55e,此吸附构型最稳定.分析其吸附前后的态密度,带隙从吸附前的0.624 eV增加到1.004 eV,价带宽度基本不变.H的1s轨道电子与O的2p,2s轨道电子相互作用,在-8和-20 eV附近各形成了一个较强的孤立电子峰,两个H原子分别与一个O_(1c)原子形成化学键,最终吸附反应生成了一个H_2O分子,同时产生了一个表面氧空位.  相似文献   

5.
运用密度泛函理论, 研究了CO2在Yn (n=2-8) 团簇表面的吸附结构和电子性质。结果表明:CO2吸附于 Yn (n=2-8)团簇表面时,线型的分子结构畸变为三角形构型。YnCO2表现出了较大的吸附能 (大于3eV)。吸附使体系的能隙表现出了奇偶振荡效应。吸附后,C-O键伸长,C原子由电子施体变为受体,O原子所带电子数也显著增加。在所有尺寸中,Y4CO2 、Y6CO2稳定性最好。  相似文献   

6.
运用密度泛函理论, 研究了CO2在Yn (n=2-8) 团簇表面的吸附结构和电子性质。结果表明:CO2吸附于 Yn (n=2-8)团簇表面时,线型的分子结构畸变为三角形构型。YnCO2表现出了较大的吸附能 (大于3eV)。吸附使体系的能隙表现出了奇偶振荡效应。吸附后,C-O键伸长,C原子由电子施体变为受体,O原子所带电子数也显著增加。在所有尺寸中,Y4CO2 、Y6CO2稳定性最好。  相似文献   

7.
运用密度泛函理论,研究了CO_2在Y_n(n=2-8)团簇表面的吸附结构和电子性质.结果表明:CO2吸附于Y_n(n=2-8)团簇表面时,线型的分子结构畸变为三角形构型.Y_nCO_2表现出了较大的吸附能(大于3eV).吸附使体系的能隙表现出了奇偶振荡效应.吸附后,C-O键伸长,C原子由电子施体变为受体,O原子所带电子数也显著增加.在所有尺寸中,Y_4CO_2、Y_6CO_2稳定性最好.  相似文献   

8.
姜振益  李盛涛 《物理学报》2006,55(11):6032-6035
采用模守恒赝势(Lin方案)和平面波超软赝势对两种NiTi异构体超晶胞势能面进行了理论研究,结果表明:由于在绝对零度下B19′相总能量低于B2相总能量,B19′相更为稳定.对于B2相,合金化元素Au和Fe在Ni原子位处于势能面平衡点而Ni(Ni位)及位于Ti原子位的Ti,Zr 和Al并非处于平衡位置.在B19′相,Ni,Au,Fe,Ti,Zr,Al均处于势能面平衡点.NiTi合金的马氏体相变应该主要是来自Ni、Ti原子位于势能面非平衡位置所致. 关键词: 密度泛函 势能面 NiTi 合金  相似文献   

9.
贺艳斌  贾建峰  武海顺 《物理学报》2015,64(20):203101-203101
采用基于色散校正的密度泛函理论进行了第一性原理研究, 详细分析了肼(N2H4)在Ni8Fe8/Ni(111)合金表面稳定吸附构型的吸附稳定性和电子结构及成键性质. 通过比较发现, 肼分子以桥接方式吸附在表面的两个Fe原子上是最稳定的吸附构型, 其吸附能为-1.578 eV/N2H4. 同时发现, 肼分子在这一表面上吸附稳定性的趋势为: 桥位比顶位吸附更有利, 且在Fe原子上比在Ni原子上的吸附作用更强. 进一步分析了不同吸附位点上稳定吸附构型的电子结构、电荷密度转移以及电子局域化情况. 结果发现: 相同吸附位点的电子态密度图基本一致, 并且N原子的p轨道和与之相互作用的表面原子的d轨道之间存在态密度上的重叠; 吸附后电荷密度则主要从肼分子转移到表面原子之上; 在电子局域化函数切面图中也发现吸附后电子被局域到肼分子的N原子和相邻的表面原子之间. 这些电子结构的表征都充分说明肼分子与表面原子之间通过电荷转移形成了强烈的配位共价作用.  相似文献   

10.
肖冰  冯晶  陈敬超  严继康  甘国友 《物理学报》2008,57(6):3769-3774
采用密度泛函理论从头计算了金红石型TiO2(110)表面的相关性质,切片模型含有9层原子,采用化学整比表面结构,晶胞真空层厚度为1.5nm,原子价电子采用超软赝势表达.差分电子密度分布图发现原子附近区域电子密度分布以球对称为主,电子定域形成离子键的趋势较强,但在Ti和O原子之间存在较弱的共价键.模拟了金红石型TiO2(110)表面结构的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,简称STM)图像,利用Tersoff-Hamann的成像理论,在+2V的正向偏压下,采用一系列变化的数值作为STM探针离表面桥式氧的距离,分析了相关态密度的变化,发现(110)表面的STM形貌凸起部分来自于5—Ti原子,而不是2—O原子(桥式氧),在TiO2(110)表面结构成像中,电子效应起主导作用,证实了STM实验观察到的亮行是Ti原子的结果. 关键词: 功能材料 密态泛函理论 表面结构 STM像  相似文献   

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The low-index surfaces of TiN are calculated using the first-principles method based on density functional theory. It is found that the relaxation effect is mainly localized in the outmost three layers for all surfaces, and the distance reduction of the outmost interlayer for the N-terminated (111) surface is much larger than other surfaces. The N-terminated (111) surface is thermodynamically favorable at high nitrogen chemical potential, which is consistent with the experimental results.  相似文献   

14.
第一性原理研究Al-Cu-Li合金中T1相的腐蚀机理   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
利用密度泛函理论的第一性原理,讨论Al-Cu-Li合金中主要析出相T1相(Al6Cu4Li3)的表面性质,计算不同终结面的表面能和表面电子功函数,并探讨应力作用和常见合金元素对Al/T1界面的影响.结果表明:T1相的表面能与表面的原子排列有关,不同的表面通过应变释放重构,进而获得不同的表面能.表面电子功函数则与表面原子种类有关,由于Li的电负性最小,含Li原子的表面通常有较低的电子功函数,进而降低材料的耐蚀性.此外,在应力作用下,T1相一些表面的电子功函数变化与纯金属是相反的.压应力下T1相电子功函数降低,材料更加容易被腐蚀;张应力下T1相功函数增加,材料更加耐腐蚀.同时,通过计算Al/T1界面中Ag,Zn和Mg 3种合金元素的替位能,可以发现,这3种元素都有利于降低界面能,且Ag的作用最明显.  相似文献   

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采用第一原理平面波方法,计算了NiTi合金B2相的体相性质,如晶格常数,形成能和结合能,弹性常数,计算的结果和实验数据以及别人的计算结果符合得很好.其次,计算了NiTi(100),(110)表面的几何结构和电子结构,计算结果表明,(100)表面具有表面振荡现象,(110)表面产生了表面波纹,最外层的Ti原子相对理想表面向真空层移动了0.198?,Ni原子向表面内移动了0.122?.比较表面的电子结构,NiTi(100)表面Ti端位较Ni端位更容易发生反应,而(110)表面较体相更稳定. 关键词: NiTi 第一性原理 电子结构 表面  相似文献   

17.
Method of the projector augmented waves in the plane-wave basis within the generalized-gradient approximation for the exchange-correlation functional has been used to study oxygen adsorption on (001), (100), and (110) low-index surfaces of the TiAl3 alloy. It has been established that the sites that are most energetically preferred for the adsorption of oxygen are hollow (H) positions on the (001) surface and bridge (B) positions on the (110) and (100) surfaces. Structural and electronic factors that define their energy preference have been discussed. Changes in the atomic and electronic structure of subsurface layers that occur as the oxygen concentration increases to three monolayers have been analyzed. It has been shown that the formation of chemical bonds of oxygen with both components of the alloy leads to the appearance of states that are split-off from the bottoms of their valence bands, which is accompanied by the formation of a forbidden gap at the Fermi level and by a weakening of the Ti–Al metallic bonds in the alloy. On the Al-terminated (001) and (110) surfaces, the oxidation of aluminum dominates over that of titanium. On the whole, the binding energy of oxygen on the low-index surfaces with a mixed termination is higher than that at the aluminum-terminated surface. The calculation of the diffusion of oxygen in the TiAl3 alloy has shown that the lowest barriers correspond to the diffusion between tetrahedral positions in the (001) plane; the diffusion of oxygen in the [001] direction occurs through octahedral and tetrahedral positions. An increase in the concentration of aluminum in the alloy favors a reduction in the height of the energy barriers as compared to the corresponding barriers in the γ-TiAl alloy.  相似文献   

18.
Relaxation of the Mo(112) and W(112) surfaces has been simulated within DFT in local density approximation. It has been found that the surface relaxation, which can be described as a 14% contraction of the topmost surface layer with a small (0.1%) shift of surface atomic rows, results in a strong decrease of the surface energy with respect to the bulk truncated crystal surfaces (from 0.2 to 0.17 eV/Å2 for the Mo(112) and from 0.36 to 0.33 eV/Å2 for the W(112)). The surface relaxation is accompanied by the redistribution of the surface density of states, associated with the transformations of surface states.  相似文献   

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We have used the periodic quantum-mechanical method with density functional theory at the B3LYP level in order to study TiO2/Sn doped (1 1 0) surfaces and have investigated the structural, electronic and energy band properties of these oxides. Our calculated relaxation directions for TiO2 is the experimental one and is also in agreement with other theoretical results. We also observe for the doped systems relaxation of lattice positions of the atoms. Modification of Sn, O and Ti charges depend on the planes and positions of the substituted atoms. Doping can modify the Fermi levels, energy gaps as well as the localization and composition of both valence and conduction band main components. Doping can also modify the chemical, electronic and optical properties of these oxides surfaces increasing their suitability for use as gas sensors and optoelectronic devices.  相似文献   

20.
We present an accurate ab initio study of the structure and surface energy of the low-index (100), (111) and (110) diamond faces, by using the hybrid Hartree–Fock/density functional B3LYP Hamiltonian and a localised all-electron Gaussian-type basis set. A two-dimensional periodic slab model has been adopted, for which convergence on both structural and energetic parameters has been thoroughly investigated. For all the three surfaces, possible relaxations and reconstructions have been considered; a detailed geometrical characterisation is provided for the most stable structure of each orientation. Surface energy is discussed for all the investigated faces.  相似文献   

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