镓原子链的结构稳定性和电子结构

使用基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了Ga-原子链的结构稳定性和电子结构性质.结果表明,Ga原子可以形成线性链,平面之字型以及梯子型等一系列的一维链式结构．其中之字型结构最为稳定,其他结构均为亚稳的．通过第一原理计算的电子结构和JahnTeller 效应,讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子能带和电荷密度等性质．     

ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了ZnO原子链的结构稳定性和电子性质.结果表明：ZnO分子可以形成直线形结构、梯子形结构以及双梯子形结构等一维链式结构,而之字形链状结构是不能稳定存在的.计算结果也表明：这些稳定存在的一维原子链结构均表现出间接带隙的特征,而之字形结构的原子链却表现出了类似金属的能带特征. 关键词： 原子链 结构稳定性 电子结构 第一性原理计算     

Nb二维原子薄片中的Jahn-Teller效应

使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法，研究了Nb二维单层原子薄片的结构稳定性和电子结构性质.对其所有的二维晶格结构的计算表明，由于Jahn-Teller效应，对称性较高的正方和六角晶格都是不稳定的二维结构.而稳定的二维结构是由对称性较高的六角晶格畸变后形成的对称性较差的斜方和中心长方结构.Nb单层原子薄片不能形成长方晶格结构.通过计算电子结构和Jahn-Teller效应，进一步讨论了这些结构的相对稳定性以及各二维晶格结构的电子能带和态密度等性质. 关键词： Nb原子薄片 Jahn-Teller效应 电子结构 从头计算     

Ag原子链的结构稳定性和磁性

采用第一性原理方法研究了Ag原子链的结构稳定性和磁学性质.在结构稳定性方面,计算了线性链、平面之字型、梯型和三条线性原子链组成的T型等链式结构.结果表明,线性原子链的结合能最小,结构最不稳定性;T型结构的结合能最大,结构最稳定.所有这些一维结构的原子间键长都小于Ag体材料的键长,表明一维下原子间的成键比体材料时更强.对Ag线性原子链的磁性计算表明,线性Ag原子链在平衡状态下并不表现出磁性,但是当原子链的原子键长被压缩了约52%时,体系可表现出铁磁性.通过Stoner判据和原子轨道相互作用图像,解释了这种磁性出现的原因. 关键词： Ag原子链 结构稳定性 磁性 从头计算     

Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb元素掺杂对B2构型NiTi金属间化合物电子结构的影响.点缺陷生成能的计算结果表明,Nb原子掺杂后,NiTi中产生Ni原子和Ti原子空位和反位点缺陷所需要的能量均明显升高;态密度计算结果表明,Nb原子掺杂后与临近原子发生了明显的s-s, p-p和d-d电子相互作用,增加了与临近原子之间的电荷密度,有利于Nb与合金原子的成键.这些由Nb掺杂所导致的NiTi电子结构和键合特征的变化均有利于促进Nb与合金原子的相互作用,在一定程 关键词： NiTi金属间化合物 点缺陷 电子结构 第一性原理计算     

二维全同Nb4团簇在Cu(100)表面的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法和超原胞模型,研究了吸附在Cu(100)表面上的二维有序排列的幻数团簇Nb4的结构稳定性及其电子结构性质.计算表明,四面体结构和平面的菱形结构的Nb4团簇都可以稳定地吸附在Cu(100)表面上,这个体系很可能有重要的应用前景.在Cu(100)表面上,菱形结构的Nb4比四面体结构的Nb4更稳定,从Nb4团簇的四面体结构到菱形结构,需经过的势垒高度约为0.94 eV/团蔟.电子结构的计算表明,在Nb4吸附后,Cu(100)表面与Nb4团簇间有明显的电荷重新分布,表面Cu原子的电子态密度也明显改变.     

碳掺杂ZnO的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算研究碳掺杂ZnO的电子结构和光学性质.计算结果表明：C原子替代O原子和C原子替代Zn原子两种掺杂体系的电子结构存在明显差异,这主要是由于C原子的电子分布及对周围原子的影响不同;碳掺杂ZnO光学性质的变化集中在低能量区,而高能量区的光学性质没有明显变化.结合电子结构定性解释了光学性质的变化. 关键词： ZnO 碳掺杂 电子结构 光学性质     

γ-TiAl中Nb和Mo合金化效应的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理离散变分(DV)和DMol方法研究了4d过渡金属元素在γ-TiAl 中的择优占位行为及其Nb和Mo的合金化效应.转移能的计算结果表明Y，Zr，Nb，Mo在γ-TiAl中有Ti占位倾向，而Tc，Ru，Rh和Pb则表现为Al占位倾向.通过对差分电荷密度、Mulliken轨道集居数以及态密度的分析表明Nb和Mo可以提高杂质元素与其近邻基体元素之间的相互作用和相应原子之间的键合强度，导致较强的固溶强化效应. 关键词： 密度泛函理论 第一性原理 电子结构     

Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构影响的第一性原理计算

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,计算了Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构的影响.体系生成能的计算结果表明,4种TiO2/NiTi界面结构中,NiTi中Ti原子和TiO2中O原子相邻的界面,即Ti/O界面的生成能最大,结构最稳定.在Ti/O界面结构优化的基础上,态密度、电荷分布以及集居数的计算结果均表明:Nb原子取代界面上的Ti原子后,界面原子之间的结合力增强,且界面附近的基体和氧化层中原子之间的相互作用也增加,有利于促进NiTi合金抗氧化性能的提高.     

InSb的锂嵌入形成能第一原理计算

InSb材料在近来的锂离子电池负极材料研究中受到了重视.使用基于局域密度泛函理论的第一原理赝势法，计算了锂离子电池非碳类负极材料InSb各种锂嵌入情况时的形成能以及相应的电子结构.讨论了锂嵌入时的体积变化、能带结构、电子态密度以及电荷分布等性质.计算发现，闪锌矿结构的InSb材料，锂嵌入到主体材料的间隙位置时的形成能平均每个锂原子都在2.2eV左右. 关键词： InSb 锂嵌入形成能 电子结构 第一原理计算     

高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和光学性质的影响

运用密度泛函理论平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),计算研究了纳米管BN(5,5)在不同压力条件下的几何结构、电子结构和光学性质. 在高压条件下管口形状发生了较大的变化. 与闪锌矿结构BN比较分析发现两种结构间存在一些性质上的差异：首先,在外压力作用下,BN(5,5)纳米管的带隙随压力增大而减小,变化率为-0.01795eV/GPa,而闪锌矿结构BN随压力增大而增大;其次光吸收谱在压力条件下,没有和闪锌矿结构BN一样发生“蓝移”,相反在红外方向有所拓展;但纳米管BN(5,5)电子的转移方向和 关键词： 氮化硼纳米管 密度泛函理论(DFT) 电子结构     

Structural, electronic and phonon properties’ investigation of YP and YAs compounds

We have studied the structural, electronic and phonon properties of the YP and YAs compounds in NaCl(B1) and CsCl(B2) structures using the density functional theory within the generalized gradient approximation (GGA). The calculated lattice constants, static bulk modulus, first-order pressure derivative of the bulk modulus and transition pressure are reported and compared with previous calculations. We have carried out the calculations of band structure and density of states (DOS) for YP and YAs. Then, a linear-response approach to the density-functional theory is used to derive the phonon frequencies and DOS in both B1 and B2 structures.     

表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质

采用第一性原理方法研究了表面氢化的双层氮化硼的结构和电子性质.考虑了表面氢化的双层BN可能存在的六种主要构型,计算结果表明:AB-BN和AA-BN两种构型最为稳定.进一步分析了氢化后的双层BN最稳定构型的能带和电子性质.AB-BN和AA-BN两种构型的原子薄片均为直接带隙半导体,GGA计算的带隙值分别为1.47 eV和1.32 eV.因为GGA通常严重低估带隙值,采用hybrid泛函计算得到带隙值分别为2.52eV和2.34 eV.在最稳定的AB-BN和AA-BN两种构型中,B-N键呈现共价键,而B-H和N-H则具有明显的离子键的特点.在双轴应变下氢化双层BN原子薄片可以被连续地调节带隙,当晶格常数被压缩约8%时,原子薄片由半导体性转变为金属性.     

First-principles study of the optical properties of defect electronic structure and chalcopyrite CdGa2Te4

<正>The electronic and optical properties of the defect chalcopyrite CdGa₂Te₄ compound are studied based on the first-principles calculations.The band structure and density of states are calculated to discuss the electronic properties and orbital hybridized properties of the compound.The optical properties,including complex dielectric function,absorption coefficient,refractive index,reflectivity,and loss function,and the origin of spectral peaks are analysed based on the electronic structures.The presented results exhibit isotropic behaviours in a low and a high energy range and an anisotropic behaviour in an intermediate energy range.     

γ石墨炔衍生物结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一原理计算,系统研究了γ石墨炔衍生物的结构稳定性、原子构型和电子性质.γ石墨炔衍生物的结构是由碳六元环以及连接六元环间的碳链组成,碳链上的碳原子数为N=1—6.研究结果表明,碳链上碳原子数的奇偶性对γ石墨炔衍生物的结构稳定和相应的原子构型、电子结构性质具有很大的影响.其奇偶性规律为:当六元环间的碳原子数为奇数时,体系中的碳链均为双键排布,系统呈现金属性;当六元环间的碳原子数为偶数时,系统中的碳链形式为单、三键交替排列,体系为直接带隙的半导体.直接带隙的存在能够促进光电能的高效转换,预示着石墨炔在光电子器件中的应用优势.N=2,4,6的带隙分布在0.94—0.84 eV之间,带隙的大小与碳链上三键的数量和长度有关.研究表明,将碳原子链引入到石墨烯碳六元环之间,通过控制引入的碳原子个数可以调控其金属和半导体电子特性,为设计和制备基于碳原子的可调控s-p杂化的二维材料和纳米电子器件提供了理论依据.     

过渡金属化合物OsB2与OsO2低压缩性的第一性原理计算研究

利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算,研究了过渡金属化合物OsB2和OsO2的金红石相、黄铁矿相与萤石相三种结构在高压下的状态方程和结构特性以及OsO2可能的高压相变.理论计算结果支持OsB2与OsO2的萤石相是潜在超低可压缩性的硬性材料.同时,也分析了它们的电子结构,力求理解大体变模量和高硬度的微观机制.结果表明,可以利用过渡金属高的价电子浓度,掺入硼、氧、碳、氮等轻的元素形成强的方向键,这可能提供了一种合成超硬材料的新途径.     

Half-metallic magnetism of Co2CrX (X=As, Sb) Heusler compounds: An ab initio study

In this study, we present the electronic, magnetic, and structural properties of two novel half-metallic full-Heusler compounds, Co₂CrAs and Co₂CrSb, in cubic L2₁ geometry. The calculations are based on the density functional theory within plane-wave pseudopotential method and spin-polarized generalized gradient approximation of the exchange-correlation functional. The electronic band structures and density of states of the systems indicate half-metallic behavior with vanishing electronic density of states of minority spins at Fermi level, which yields perfect spin polarization. The calculated magnetic moments of both systems in L2₁ structure are 5.00 μ_B, which are largely localized on the chromium site. The energy gaps in minority spin states are restricted by the 3d-states of cobalt atoms on two different sublattices. The formation enthalpies for both structures are negative indicating stability of these systems against decomposition into stable solid compounds.     

Study of structural stabilities and optical properties of HgTe under high pressure

A theoretical investigation on the structural stabilities and electronic properties of HgTe under high pressure was conducted using first principles based on density functional theory. Our results demonstrate that the sequence of the pressure-induced phase transitions of HgTe is from the zinc blende, to cinnabar, rocksalt, orthorhombic, and CsCl-type structures. The pressure effects on the optical properties were discussed and compared with previous calculations and experimental data whenever available.