梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 通过自旋极化的广义梯度近似(GGA)电子结构计算对梯形化合物NaV2O4F进行了研究. 考虑了四种假想的自旋有序态, 计算结果表明该化合物的磁基态具有二维反铁磁(AFM)结构, 即沿梯阶和梯腿方向都表现为AFM作用. 能带结构显示NaV2O4F为绝缘体材料, 带隙约为1.0 eV. 方锥体中的晶体场劈裂使得VO4F方锥体中的 V4+(3d1)离子的未配对电子填充dxy轨道. 电负性极强的F离子使得梯阶上的共价性减弱,并导致梯阶上的交换作用减弱. 采用Noodleman的对称性破缺方法由Ising模型拟合出的自旋交换耦合常数表明NaV2O4F的梯间还存在强度与梯阶的AFM作用相当的铁磁(FM)相互作用, 说明该梯形化合物很可能不是一种自旋梯材料.     

GeFe2O4晶体的基态能级和零场分裂参量

GeFe₂O₄是一种单晶化合物，考虑到由3个〈111〉方向之一的一个 轴，从一个中心位置 到另一个中心位置之间，以Fe²⁺离子为中心离子和O^2-为配体构 成了三角（C 3v）对称体系.利用不可约张量理论，建立了3d⁴/3d⁶离子三角（C3 v）对称的晶体场和 自旋相互作用哈密顿矩阵，因此，由完全对角化的晶体场和自旋-轨道相互作用哈密顿矩阵 和电子顺磁共振理论公式求出单晶GeFe₂O₄中Fe²⁺离子 的电子顺磁共振零场分 裂参量D和F-a.并研究了自旋三重态对电子顺磁共振（EPR）零场分裂的贡献.结果显示自旋 三重态对基态零场分裂的贡献是较强的，理论计算结果与实验值相符. 关键词： 自旋三重态 晶体场 低自旋态 高自旋态 零场分裂     

表面效应对锂离子电池正极材料LiMn2O4性能的影响

应用基于自旋极化和广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)的密度泛函理论计算,研究了锂离子电池正极材料LiMn₂O₄ (001)表面原子和电子结构.发现表面和亚表面附近的原子在垂直于(001)面的方向上具有非常大的弛豫,这对LiMn₂O₄材料在锂离子电池中应用时发现的表面Mn的溶解现象有很大关联.由于表面效应,在LiMn₂O₄ (001) 表面只有三价Mn³⁺离子存在,而这些三价锰离子非常活跃,在该材料电极/电解液界面很容易发生歧化反应,从而加速了Mn的溶解.其他计算结果也和实验观察相符合. 关键词： 锂二次电池 表面弛豫 从头算     

自旋-Peierls化合物GeCuO3电子结构的第一性原理研究

采用平面波赝势方法对自旋-Peierls化合物GeCuO₃的电子结构进行了第一性原理研究.计算结果表明：Cu²⁺的3d轨道自由度被冻结,未配对电子填充d_x²-y²轨道.自旋向上和向下的d_x²-y²轨道间的交换劈裂导致了体系的绝缘性.费米能级附近的Cu 3d态与O(2) 2p态存 关键词： 3')" href="#">GeCuO₃ 自旋-Peierls相变 第一性原理计算 共价绝缘体     

三元化合物ZnVSe2半金属铁磁性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWP)方法,结合广义梯度近似(GGA),对三元化合物ZnVSe₂晶体的电子结构进行了计算,分析了ZnVSe₂晶体自旋极化的能带结构、电子态密度、电荷布居、磁矩等.计算结果表明,三元化合物ZnVSe₂会产生自旋极化状态,能带结构和态密度显示为半金属特征,表现出显著的铁磁性行为,具有高达近100%的传导电子自旋极化率,其半金属能隙为0.443eV,理论预测其可能是一种具有一定应用潜能 关键词： 2')" href="#">ZnVSe₂ 平面波赝势方法 半金属铁磁性 第一性原理     

Gd2Co2Al电子结构和磁性的第一性原理研究

从第一性原理出发，在局域自旋密度近似(LSDA)和LSDA+U(在位库仑能)近似下，采用FPLAPW密度泛函能带计算方法研究了Gd₂Co₂Al的电子结构和磁性. 从平均场近似出发，估算了体系的居里温度，并分析了导致体系居里温度偏低的原因.研究结果显示Gd₂Co₂Al为金属导体，其强的铁磁性的提供者主要是Gd，且Co的局域铁磁性是不稳定的. 基于LSDA近似的计算表明Gd₂Co₂关键词： 稀土过渡族金属间化合物 密度泛函理论 电子结构 磁性性质     

原子簇La8-xBaxCuO6的原子磁矩和自旋极化的电子结构研究

利用MS-Xα方法研究了化合物La_2-yBa_yCuO₄的原子磁矩和自旋极化的电子结构.理论计算得到母相氧化物La₂CuO₄的Cu原子磁矩为0.37μ_B，与实验值0.48±0.15μ_B基本一致. 研究结果显示, 由于Ba原子对部分La的替代，使构成化合物的基本原子簇La_8-xBa_xCuO₆的 关键词： 电子结构 自旋极化 磁矩 态密度 超导电性     

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     

Bi2Te3(111)和Al2O3(0001)衬底对Bi(111)双原子层的电子结构及拓扑性质的影响

晶体铋沿(111)面方向的双原子层及薄膜具有新奇的拓扑性质.在实验生长或者实际应用中,其必然与衬底接触.本文采用紧束缚近似方法与第一性原理计算研究了Bi双原子层及其与Bi₂Te₃和Al₂O₃衬底形成的异质结的电子结构.计算结果表明, Bi双层是具有0.2 eV的半导体.当其与具有拓扑表面态的Bi₂Te₃形成异质结时,两者电子态之间有很强的杂化,不利于Bi(111)双层拓扑电子态的观测.将其放在绝缘体Al₂O₃(0001)时,导带与价带与衬底电子态杂化较小,并且展现出巨大的Rashba自旋劈裂.这是由于衬底诱导Bi(111)双原子层中心反演对称性破缺和自旋-轨道耦合共同作用的结果.进一步采用紧束缚近似计算得到的结果发现,衬底Al₂O₃(0001)对Bi(111)双层的作用等效于一个约为0.5—0.6 V/?(1?=0.1 nm)的外电场.此外, Bi(111)双原子层与衬...     

锂/钠混合离子电池正极材料Na2FePO4F/C的第一性原理研究

将锂/钠混合离子电池正极材料Na₂FePO₄F/C作为研究对象，建立Na₂FePO₄F、NaFePO₄F、NaLiFePO₄F、Na₂FePO₄F/C、NaFePO₄F/C、NaLiFePO₄F/C的结构模型，并依据第一性原理密度泛函理论，分析了这六种材料的能带、态密度、键长变化以及形成能.研究结果显示，相比于单一的Na₂FePO₄F,石墨烯包覆的Na₂FePO₄F的金属特性更良好，电子传输性质更优异，同时具有更加稳定的结构，这表明在电池长时间循环过程中，Na₂FePO₄F/C晶体结构不容易发生坍塌，容量衰减率更小，这为碳包覆改性制备复合正极材料提供了理论依据.     

Electronic structure and magnetic coupling in CaV<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>5</Subscript>: spin dimer versus spin ladder

The electronic structure and magnetic exchange interactions of the ladder vanadate CaV₂O₅ have been studied by ab initio electronic structure calculations based on density functional theory (DFT). Geometry optimization and electronic structure calculations are performed using spin-polarized generalized gradient approximation (GGA) exchange-correlation functionals for four possible spin-ordered states. The experimentally observed insulating behavior has been reproduced successfully in the framework of the band theory by considering the magnetic ordering. Calculated results reveal that the true magnetic ground state of CaV₂O₅ is the antiferromagnetic (AFM) state with AFM exchange interactions both inside the rungs and along the ladder legs. Calculated exchange parameters indicate that the ladder structural vanadate CaV₂O₅ should be described as weakly coupled dimer system rather than as spin ladder compound. The AFM interactions inside the dimer are crucial to the insulating ground state and magnetic characteristics of CaV₂O₅.     

Al2O3:V3+晶体局域结构及其自旋哈密顿参量研究

提出了解释掺杂离子局域结构畸变的配体平面移动模型，建立了此模型下晶体微观结构与自旋哈密顿参量之间的定量关系.在考虑自旋与自旋、自旋与另一电子轨道和轨道与轨道作用等微小磁相互作用的基础上，采用全组态完全对角化方法，对Al₂O₃晶体中V³⁺的局域结构和自旋哈密顿参量进行了系统的研究.结果表明，V³⁺掺入Al₂O₃晶体后，上下配体氧平面间距离增大了0.0060 nm.从而成功地解释了Al₂O₃:V³⁺晶体的自旋哈密顿参量.在此基础上，研究了三角晶场下3d²离子自旋哈密顿参量的微观起源.研究发现，自旋三重态对自旋哈密顿参量的贡献是主要的，微小磁相互作用对自旋哈密顿参量的贡献只与自旋三重态有关.     

H3PAuPh与(H3PAu)2(1,4-C6H4)2光谱性质的密度泛函研究

用密度泛函(DFT)方法优化了配合物H₃PAuPh(a),(H₃PAu)₂(1,4-C₆H₄)₂(b)的基态的几何结构,并用含时密度泛函方法计算了它们的吸收光谱.结果表明配合物a与 b的最低能量吸收谱线的波长分别为257.5 nm和307.6 nm,皆具有C(2p)→Au(6p)电荷转移参与下的p_π 关键词： 激发态 光谱 密度泛函 3')" href="#">AuPH₃     

Effects of Zn impurities on the electronic properties of Pr doped CaTiO3

Microcosmic investigations of weak red-emitting materials are crucial for their further development and application. In this work, we have focused on the band structures and electronic properties of Pr mono- and (Zn, Pr) co-doped CaTiO₃ using density functional theory. Zn substitution for Ca or Ti tends to form clusters energetically with Pr substituting for Ca in CaTiO₃. In Pr mono-doped CaTiO₃, the O_2p→Ti_3d transition in CaTiO₃ host corresponds to the centered 330 nm excitation spectra. The gap states above the valence band of ∼1.30 eV and ∼2.06 eV are hybridized by Pr_4f, O_2p and Ti_3d orbitals. They are mainly due to Pr_4f orbitals in CaTiO₃:Pr. The former gap level is related to red emission at 614 nm due to ¹D₂→³H₄ transition of Pr³⁺ activator. The latter is related to the excitation spectra centered at 380 nm due to the low-lying Pr-to-mental intervalence charge transfer transitions (Pr³⁺-O²⁻-Ti⁴⁺?Pr⁴⁺-O²⁻-Ti³⁺). The band structures of (Zn, Pr) co-doped CaTiO₃ keep the similar gap levels to those in Pr mono-doped CaTiO₃. The incorporation of Zn brings out the two stronger localized gap states, which are hybridized by Pr_4f, O_2p and Ti_3d orbitals, in comparison with those in Pr mono-doped CaTiO₃. Therefore, when Zn impurities are added into Pr doped CaTiO₃, the present calculations visualize the two enhanced levels and the distorted structures around Pr.     

Ce4+离子在Ca2SnO4一维结构基质中的电荷迁移光谱研究

利用高温固相反应法制备了Ca₂Sn_1-xCe_xO₄和Ca_2-ySr_ySn_1-xCe_xO₄一维结构发光体. XPS结果显示 Ca₂SnO₄拥有两种结合能分别为5277 eV和5293 关键词： 2Sn_1-xCe_xO₄')" href="#">Ca₂Sn_1-xCe_xO₄ 2-ySr_ySn_1-xCe_xO₄')" href="#">Ca_2-ySr_ySn_1-xCe_xO₄ 一维结构 电荷迁移光谱     

C42+的几何构型和Jahn Teller效应

用从头计算法QCISD/6-311G得到了C₄²⁺分子的10种不同的几何构型,其中包括C_s,C_∞v,C_2v,D_2h,D_∞h,D_4h,D_2d,C_3v等不同的构型.计算表明C₄²⁺的T_d构型不能稳定存在,详细讨论了T_{d 关键词： 几何构型 4}²⁺')" href="#">C₄²⁺ Jahn Teller效应     

非线性光学晶体HgGa2S4 和 Hg0.5Cd0.5Ga2S4的能带结构、化学键及光学性质研究

用密度泛函理论和非谐振子模型计算了晶体HgGa₂S₄和Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄的能带结构、态密度、化学成键及线性、非线性光学性质。结果表明：HgGa₂S₄的价带顶部主要是Ga-S成键态的贡献，导带底部主要是Ga-S反键态的贡献; Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄的价带顶部主要由S-3p轨道组成，导带底部主要是Ga-S反键态的贡献。布居分析表明Ga-S键主要是共价成分，而Hg-S和Cd-S键主要是离子成分。HgGa₂S₄的折射率计算值与实验值在低能量区很好吻合。另外，HgGa₂S₄的能隙计算值比Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄小，而二阶非线性极化率比Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄大。     

La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜铁电性能的影响

利用Sol-Gel法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备出Bi₄Ti₃O₁₂和Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜，研究了La掺杂对Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的晶体结构、铁电性能和疲劳特性的影响，发现La掺杂没有改变Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的基本晶体结构，并且提高了Bi₄Ti₃O₁₂铁电薄膜的剩余极化值和抗疲劳性能，对La掺杂改善Bi₄Ti₃O₁₂铁电薄膜性能的机理进行了讨论. 关键词： 铁电性能 4Ti₃O₁₂薄膜')" href="#">Bi₄Ti₃O₁₂薄膜 3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜')" href="#">Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜 sol-gel法 La掺杂     

Substrate effects on V2O3 thin films

We apply density functional theory and the augmented spherical wave method to analyze the electronic structure of V₂O₃ in the vicinity of an interface to Al₂O₃. The interface is modeled by a heterostructure setup of alternating vanadate and aluminate slabs. We focus on the possible modifications of the V₂O₃ electronic states in this geometry, induced by the presence of the aluminate layers. In particular, we find that the tendency of the V 3d states to localize is enhanced and may even cause a metal-insulator transition.