碱土金属X（X=Be，Mg，Ca和Sr）掺杂二维SnS2材料的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理研究赝势平面波方法，计算了碱土金属X(X=Be, Mg, Ca和Sr)掺杂二维单层SnS₂的电子结构、磁学性质和光学性质.结果表明：S-rich条件下的体系相较于Sn-rich更稳定，能带结构表明：在Be掺杂后，SnS₂体系从自旋向上通道和自旋向下通道完全对称的非磁性半导体转变为具有1.999μ_B磁矩的磁性半导体.在Mg掺杂后，体系转变为非磁性P型半导体；Ca和Sr两种掺杂体系由于极化程度的不同，导致在下自旋通道的能带穿过费米能级，而在上自旋通道的能带并未穿过费米能级，呈现出磁矩分别为1.973、2.000μ_B的半金属特性.同时发现X(X=Be, Mg, Ca和Sr)掺杂后，掺杂体系实部静态介电常数大幅度增加，掺杂后的SnS₂体系的极化能力增强，虚部数值在低能区明显变大，更适用于长波长光电器. Be, Mg, Ca和Sr掺杂不仅导致吸收边红移，而且提高了红外光区域的有效利用率.     

密度泛函理论计算GenFe(n=1—8)团簇的基态结构及其磁性

基于第一性原理，利用密度泛函理论中的广义梯度近似 (GGA)对Ge_nFe(n=1—8)团簇进行了结构优化、能量及频率的计算，得到了 Ge_nFe(n=1—8)团簇在不同自旋多重度下的平衡构型及其基态结构.结果表明：Ge_nFe混合团簇的平均结合能明显比相应纯锗团簇的平均结合能有所增大，即掺杂Fe原子可以提高锗团簇的稳定性；纯锗团簇的基态除了Ge₂为自旋三重态外其他均为单重态，而混合团簇Ge_nFe(n=1—8)的基态均为自旋三重态；对Ge_nFe(n=1—8)团簇的磁性做了较系统的研究，发现团簇总磁矩随团簇尺寸增大基本稳定在2μ_B (只有Ge₈Fe的总磁矩2.391μ_B较明显地偏离了2μ_B)，另外团簇中Fe原子的磁矩在2.5μ_B左右振荡. 关键词： nFe团簇')" href="#">Ge_nFe团簇 密度泛函理论(DFT) 自旋多重度 磁矩     

NiMgn(n=1—12)团簇的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似 (GGA),在考虑自旋多重度的情况下,对NiMg_n(n=1—12)团簇进行了构型优化,频率分析和电子性质计算.结果表明：n=1,2时,体系的基态为自旋三重态,n≥3时,为单重态;Ni原子掺杂使主团簇结构发生了明显变化. n≤8时,三角双锥,四角双锥结构主导着NiMg_n基态团簇的生长行为; n在9—12之间时,主团簇Mg_n+1(n=1—12)的基于三棱柱构型的基态演化行为发生了一定程度的改变;n≥6时,Ni原子陷入了主团簇内部;掺杂使体系的平均结合能增大,能隙减小;n=4,6,10是团簇的幻数;不同尺寸团簇的s, p, d轨道杂化中,Ni原子3d, 4p成分所起作用不同; NiMg₆基态结构具有很高的对称性(O_h),很好的稳定性和化学活性,能隙仅为0.25eV. 关键词： n团簇')" href="#">NiMg_n团簇 几何结构 稳定性 化学活性     

Nb-X(X=Y,Zr)共掺杂SnO_2电子结构的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法研究了Nb-X(X=Y,Zr)共掺杂SnO_2能带结构与态密度,探讨了其磁性产生的机理.研究结果表明,Nb-Y共掺杂SnO_2体系自旋向上和自旋向下的能带、态密度完全对称,总磁矩为0μB;Nb-Zr共掺杂的SnO_2体系自旋向上和自旋向下的能带与态密度在费米能级处都出现了不对称的情况,出现耦合现象,其总磁矩为0.933μB;分析Nb-Y共掺杂SnO_2的能带结构与态密度得到自旋向上和自旋向下的能带禁带中的4条杂质能级来源于Nb-Y共掺杂SnO_2电子的施主与受主能级;NbZr共掺杂SnO_2体系产生磁性的原因在于Nb和Zr的d轨道的引入.     

密度泛函理论研究BeSin(n=1-12)团簇的结构、稳定性与电子性质

运用密度泛函理论(DFT),考虑多种初始构型下的自旋多重态,在B3LYP/6-311G基组水平上研究BeSi_n(n=1-12)团簇的平衡几何结构、电子性质、振动光谱与极化率.结果表明:BeSi_n团簇在基态附近有许多能量非常接近的同分异构体,且BeSi_n团簇的基态结构绝大多数为立体结构.n=1时,体系的基态为自旋三重态,n≥2时,则为单重态.铍原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使得体系的化学稳定性降低.BeSi₃,BeSi₅,BeSi₇与BeSi₉是幻数结构.团簇中原子间的成键相互作用随n的增大而增强.     

非金属N和过渡金属(Mo, Ru, Rh, Pd)掺杂SnO2磁性的第一性原理研究

本文基于第一性原理方法,对非金属元素(N)与过渡金属元素(Mo, Ru, Rh, Pd)掺杂SnO₂的电子结构和磁学性质进行计算分析.结果表明：形成能与过渡金属原子半径密切相关,随着过渡金属原子半径的增加,形成能在降低,其中N-Mo掺杂体系形成能最低,故该体系最容易掺杂形成;能带结构分析表明,由于掺杂体系自旋向上/向下杂质能级的数量和分布均不对称,掺杂体系均有磁性产生;进一步探究态密度可知,体系产生磁性的原因是过渡金属原子和N原子之间产生p-d轨道杂化,最外层电子轨道上的空位及单电子相互耦合所导致.结果表明,由于掺杂原子的引入,SnO₂体系产生磁性,并且掺杂体系呈现亚铁磁性,其中N-Rh掺杂体系的磁性最好,其磁矩为1.88μB,有望成为良好的稀磁半导体材料.     

密度泛函理论对CoBen(n=1—12)团簇结构和性质的研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对CoBe_n(n=1—12)团簇的几何构型进行优化，并对能量、频率和磁性进行了计算，同时考虑了电子的自旋多重度.得到了CoBe_n(n=1—12)团簇最低能量结构的自旋多重度是2和4.在CoBe_n(n=1—12)团簇中，Co原子的磁矩出现了奇偶振荡，当n=6时，Co原子的4s，3d和Be原子的2s，2p较强杂化、Co-Be键长的减小以及对称性的降低导致Co原子的磁矩最小.通过对CoBe_n(n=1—12)团簇电子性质的分析，得出了掺杂可以增强团簇稳定性和有利于增加合金化学活性的结论.n=5，10是团簇的幻数. 关键词： n团簇')" href="#">CoBe_n团簇 自旋多重度 磁矩 电子性质     

第一性原理计算Mo浓度对Mo掺杂BiVO4光催化性能的影响

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了不同浓度的Mo掺杂BiVO₄的V位的电子结构、光学性质和光催化性能.缺陷形成能的计算结果说明BiMo_xV_1-xO₄(x=0.0625, 0.125, 0.25)三种掺杂体系都是可以稳定存在的.电子结构计算结果表明：BiMo_xV_1-xO₄(x=0, 0.0625, 0.125, 0.25)四种体系的带隙分别为2.123 eV,2.142 eV,2.160 eV和2.213 eV.掺杂BiVO₄体系的带隙值均大于本征BiVO₄,且带隙随着Mo浓度的增加而增大. BiMo_xV_1-xO₄(x=0.0625, 0.125, 0.25)三种掺杂体系的能带结构全部向低能量区域移动,导致掺杂体系导带底越过费米能级,Mo掺杂BiVO₄后具...     

Eu2－xPbxRu2O7中的金属-绝缘体相变和自旋玻璃态行为

通过对Eu_2-xPb_xRu₂O₇(x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0和1.8)系列样品的结构、电阻和磁化率的观测，结果发现，随着Pb替代浓度x值的增加，样品的电阻率逐渐减小，系统在x=0.8附近发生了金属-绝缘体(M-I)相变；Ru⁴⁺的局域磁矩及其自旋玻璃冻结温度T_G也随之降低. 在该体系中，Pb²⁺对Eu³⁺的部分替代使样品中载流子浓度增加，Pb的6p能带与Ru 4d电子的T_2g能带混合，能带得以拓宽，Ru 4d电子的巡游性增强，导致该体系物性的系列变化. 关键词： 自旋几何受挫 2-xPb_xRu₂O₇体系')" href="#">Eu_2-xPb_xRu₂O₇体系 金属-绝缘体相变 自旋玻璃态     

Zn空位对Al-P共掺杂ZnO电子结构影响的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势法计算ZnO（Al,P）体系的晶格参数和电子结构,重点分析Zn空位对体系晶体结构、形成能、态密度的影响.计算结果表明：Al和P共掺杂过程中,Al_Zn-P_Zn有更低的形成能,能带分析呈现n型.并随着Zn空位浓度的增大使得掺杂后的晶胞体积减小,晶格常数c先增大后减小.存在Zn空位的掺杂体系形成能比Al_Zn-P_O掺杂体系低,体系较稳定.能带分析呈现p型趋势.Al和P以1∶2的比例掺杂时,体系的形成能降低,体系更稳定;同时,比较1个V_Zn和2个V_Zn的Al_Zn-P_Zn共掺杂体系的能带结构发现,随着Zn空位浓度增大,带隙增大,体系p型化特征增强.Al_Zn-2P_Zn共掺杂体系带隙减小为0.56 eV,更有利于提高其导电性质.然而出现2V_Zn后,带隙增大为0.73 eV,小于本征ZnO带隙,p型化程度更强烈;此外态密度分析表明2V_Zn的Al_Zn-2P_Zn共掺杂使得态密度更加分散,更多的电子穿过费米能级使得p型化更明显.因此,将Al/P按1∶2的比例共掺且Zn空位增至2个时,可以获得导电性能更好的p型ZnO.     

SimGen(m+n=9)团簇结构和电子性质的计算研究

硅锗团簇结构与电子性质的研究对于研发新型微电子材料具有重要意义. 将遗传算法和基于密度泛函理论的紧束缚方法相结合, 研究了Si_mGe_n(m+n=9)团簇的原子堆积结构和电子性质. 计算结果发现, Si_mGe_n(m+n=9) 团簇存在两种低能原子堆积稳定构型: 带小金字塔的五边形双锥堆积和带桥位Ge原子的四面体紧密堆积. 随着团簇内锗原子数目的逐渐增加, 两种堆积结构均出现明显的转变, 其中最低能量的几何结构由单侧带相邻双金字塔的五边形双锥结构转变为双侧带相邻单金字塔的五边形双锥结构. 随着原子堆积结构的变化, 团簇内原子电荷分布及电子最高占据轨道与电子最低未占据轨道的能隙随团簇内所含硅和锗元素组分的不同呈现出明显的差异.     

铁基化合物 SrFeAsF以及 Co掺杂超导体SrFe0.875Co0.125AsF的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,计算了 SrFeAsF 和 Co 掺杂超导体 SrFe_0875 Co_0.125AsF 的电子能带结构和磁性.结果表明,SrFeAsF 的基态构型为条状反铁磁结构,而 SrFe_0.875Co_0.125AsF 的条状反铁磁构型与棋盘形能量相差非常小,体系处于两种构型转变的临界值附近.由电子能带结构计算表明,Co掺杂引起FeAs杂化能带增宽,增强了d电子的平面巡游性,同时掺杂后 关键词： 铁基超导体 反铁磁序 掺杂 交换相互作用     

Mn掺杂GaN稀磁半导体的电磁特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法计算了不同浓度Mn掺杂GaN(Ga1-xMnxN,x=0.0625和0.1250)的晶格常数、能带结构和态密度,分析比较了掺杂前后GaN的电子结构和磁性.结果表明:Mn掺入后体系仍为直接带隙半导体,带隙宽度随Mn含量的增加逐步增大.Mn掺杂GaN均使得N2p与Mn3d轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面,掺杂后的Ga1-xMnxN表现为半金属铁磁性,适合自旋注入;随着Mn掺杂浓度的增加,体系的半金属性有所增强.     

密度泛函理论研究BnNi(n=6—12)团簇的结构和磁性

基于第一性原理,用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)方法,在充分考虑自旋多重度的前提下,优化并得到了B_n(n=6—12)和B_nNi(n=6—12)团簇的平衡构型,按照能量最低原理确定其基态结构. B_n团簇的计算结果与已有的理论结果相一致. 当Ni原子掺杂在B_n团簇 关键词： nNi团簇')" href="#">B_nNi团簇 基态结构 磁性     

FeN_3掺杂扶手椅型石墨烯纳米条带的极强电流极化和微分负导效应（英文）

本文运用第一性原理研究了FeN3掺杂扶手椅型和锯齿型石墨烯纳米条带的电子结构和输运性质.结果表明,FeN3掺杂可导致两种类型的条带的能带结构发生显著变化,导致体系具有稳定的室温铁磁基态.但是,只有扶手椅型条带具有明显的负微分电导和极强的电流极化效应(接近100%).这是由于FeN3掺杂引入孤立的两条自旋向下能级,导致极强的电流极化.同时,它们与自旋向下的不同子能带的耦合强度完全不同,导致体系呈现出负微分电导行为.结果说明,通过FeN_3掺杂扶手椅型石墨烯纳米条带也可用于制备自旋电子学器件.     

第一性原理研究In,N共掺杂SnO2材料的光电性质

采用全电势线性缀加平面波(FP-LAPW)的方法,基于密度泛函理论第一性原理结合广义梯度近似(GGA),运用Wien2k软件计算了In, N两种元素共掺杂SnO₂材料的电子态密度和光学性质. 研究表明,共掺杂结构在自旋向下和向上两方向上都出现细的局域能级,两者态密度分布不对称;带隙内自旋向下方向上产生局域能级,共掺化合物表现出半金属性;能带结构显示两种共掺杂化合物仍为直接禁带半导体,价带顶随着N浓度的增加发生向低能方向移动,带隙明显增宽;共掺下的介电函数虚部主介电峰只在8.58 eV 关键词： 电子结构 态密度 能带结构 光学性质     

NiMgn(n=1-12)团簇的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似(GGA),在考虑自旋多重度的情况下,对NiMgn(n=1-12)团簇进行了构型优化,频率分析和电子性质计算.结果表明:n=1,2时,体系的基态为自旋三重态,n≥3时.为单重态;Ni原子掺杂使主团簇结构发生了明显变化.n≤8时,三角双锥,四角双锥结构主导着NiMgn基态团簇的生长行为;n在9-12之间时,主团簇Mgn 1(n=1-12)的基于三棱柱构型的基态演化行为发生了一定程度的改变;n≥6时,Ni原子陷入了主团簇内部;掺杂使体系的平均结介能增大,能隙减小;n=4,6,10是团簇的幻数;不同尺寸团簇的s,p,d轨道杂化中,Ni原子3d,4p成分所起作用不同;NiMg6基态结构具有很高的对称性(Oh),很好的稳定性和化学活性,能隙仪为0.25 eV.     

Nin(n≤8)团簇的结构

用高斯程序的B3LYP交换相关函数和全电子基组DGDZVP、TZVP优化Ni_n、Ni_n⁺和Ni_n^-(n=2~8),得到这些体系的基态几何构型、离化能、电子亲和能及键能.结果表明:Ni₂,Ni₃,Ni₄,Ni₅和Ni₆团簇的基态分别是5,7,9,11和13重态.表明:Ni₂,Ni₃,Ni₄,Ni₅和Ni₆团簇中分别有4,6,8,10和12个平行自旋的电子,在每一个Ni_n团簇中非耦合的电子最多,这些电子占据不同的轨道,导致每一个Ni_n团簇的能量最小,说明在这些Ni_n团簇中电子平行的效应大于电子耦合的效应,这显然与d电子的离域效应有关,称为自旋极化效应,符合宏特规则.Ni_n、Ni_n⁺和Ni_n^-(n=2~8)体系的磁矩分别是Ni_n具有8μ_B(n=6~8),Ni_n⁺具有9μ_B(n=6~8),Ni_n具有7μ_B(n=4~8).     

锯齿型石墨烯纳米窄带中量子霍尔体系的电场调控

应用含自洽格点在位库仑作用的Kane-Mele模型,研究锯齿型石墨烯纳米窄带平面内横向电场对边界带能带结构和量子自旋霍尔(QSH)体系的影响.研究结果显示,当电场强度较弱时,外加电场的方向可以调控自旋向下的两个边界带一起朝不同方向移动,导致波矢q=0.5处自旋向下的两个纯边界态的能量简并劈裂方向可由电场调控;当电场强度进一步增强到超过0.69 V/nm,自旋向下的两个边界带出现较大带隙,能带反转,而自旋向上的电子结构无能隙,系统呈现半金属性,同时QSH体系不再是B类.特别当电场强度为1.17 V/nm时,在自旋向下能带的能隙中,q=0.5处存在自旋向上的纯边界态,意味着在8格点边界处可以产生自旋向上的纯边界电流.当电场强度持续增加时,QSH系统从B类到C类经历3个阶段的变化.当电场强度超过1.42 V/nm后,自旋向上的两个边界带也出现能带反转,分别成为导带和价带,系统成为C类的普通量子霍尔体系.     

密度泛函理论对AunSc3(n=1—7)团簇结构和性质的研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对Au _{n Sc3(n=1—7)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明,与纯金团簇相比,AunSc3 较早出现了立体结构,三角双锥结构的Au2Sc3是AunSc3(n>2)团簇生长的基元;Sc原子的掺杂提高了增强了Au 关键词： n} Sc₃团簇')" href="#">Au_n Sc₃团簇 几何结构 电子性质