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相似文献
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1.
采用第一性原理的密度泛函理论(Density Functional Theory)赝势平面波方法, 对Fe9Si的电子结构和铁磁性质进行理论计算。 计算结果表明: (1) Fe9Si具有负的形成热-0.1094 eV/atom, 结合能5.124 eV/atom, 表明Fe9Si合金具有强结合力和结构稳定性; (2) Fe9Si具有典型的金属能带特征, 穿过Fermi能级的能带最主要是Fe的3d态电子的贡献, 其次是来自Si的3p态电子的贡献。 结合键不是单一金属键, 而是金属键和共价键组成的混合键; (3) Fe9Si的铁磁性主要来自Fe原子的未满层壳的3d态电子的自旋。 计算结果为Fe9Si铁磁性材料的设计与应用提供了理论依据。  相似文献   

2.
基于第一性原理的密度泛函理论,对Fe_3Si的微结构及其铁磁性能进行研究,结果表明:Fe_3Si为面心立方有序DO3(cF16)结构,Fe_3Si具有典型金属能带特征,穿过Fermi能级的能带最主要是Fe的3d态电子的贡献,其次是来自Si的3p态电子的贡献.但结合键是金属键和共价键所组成的混合键,Fe_3Si的铁磁性主要来自Fe的3d态电子的自旋.基于X射线散射理论,结合Fe_3Si微结构研究Fe_3Si的消光规律:当衍射面指数nh、nk、nl奇偶混合时,衍射峰消失,系统出现消光.当衍射面指数nh、nk、nl全为奇数或偶数时,产生衍射.根据Fe_3Si晶体布拉格衍射限制条件H~2+K~2+L~2≤53,其最高的衍射指数为640.对进一步研究DO_3结构的晶体具有现实指导意义.  相似文献   

3.
采用基于密度泛函理论第一性原理超软贋势平面波方法系统计算了Ca2Si及P掺杂Ca2Si的电子结构、光学性质,分析了P掺杂对Ca2Si的能带结构、电子态密度、光学性质的影响.计算结果表明:掺入P后Ca2Si的能带向低能方向偏移,禁带宽带为0.557 95eV,价带主要由Si的3p,P的3p以及Ca的4s、3d电子构成,导带主要由Ca的3d电子贡献.通过能带结构和态密度分析了P掺杂正交相Ca2Si的复介电函数、折射率、反射谱、吸收谱和能量损失函数,结果表明P掺杂增强了Ca2Si的光利用率,说明掺杂能够有效改变材料电子结构和光电性能,为Ca2Si材料光电性能的开发、应用提供理论依据.  相似文献   

4.
此文用基于密度泛函理论第一性原理的贋势平面波方法,计算了Fe_2Si及Mn掺杂Fe_2Si体系的能带结构、电子态密度和磁学特性,分析了不同位置Mn掺杂对Fe_2Si电磁特性的影响,获得了纯的和不同位置Mn掺杂的Fe_2Si体系是铁磁体,自旋向上的能带结构穿过费米面表现金属特性,纯Fe_2Si的半金属隙为0.164e V;Mn掺杂在Fe1位时,自旋向下部分转变为A-M间的间接带隙半导体,体系呈现半金属特性,此时磁矩为2.00μB,是真正的半金属性铁磁体;掺杂在Fe2位时,自旋向下部分的带隙值接近于0,体系呈现金属特性;掺杂在Fe3位时,自旋向下部分转变为L-L间的直接带隙半导体,体系呈现半金属特性等有益结果 .自旋电荷密度分布图表明Mn原子的3d电子比较局域,和周围原子成键时3d电子更倾向于形成共价键.体系的半金属性和磁性主要来源于Fe-3d电子与Mn-3d电子之间的d-d交换,Si-3p电子与Fe、Mn-3d电子之间的p-d杂化.这些结果为半金属铁磁体Fe_2Si的电磁调控提供了有效的理论指导.  相似文献   

5.
Fe和Ni共掺杂ZnO的电子结构和光学性质   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
基于密度泛函理论的第一性原理研究Fe,Ni单掺杂和(Fe,Ni)共掺杂纤锌矿型ZnO的能带结构、电子态密度分布、介电函数、光学吸收系数,分析了掺杂后电子结构与光学性质的变化.计算结果表明:掺杂体系的费米能级附近电子态密度主要来源于Fe 3d,Ni 3d态电子的贡献;与纯净ZnO相比,Fe,Ni单掺杂和(Fe,Ni)共掺杂ZnO的介电函数虚部均在0.46eV左右出现了一个新峰;Fe,Ni单掺杂和共掺杂ZnO的吸收光谱均发生明显的红移,并都在1.3eV处出现较强吸收峰.结合他人的计算和实验结果,给出了定性的讨 关键词: 氧化锌 掺杂 第一性原理 光学性质  相似文献   

6.
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了锂离子电池正极材料Immm-Li_2FeO_2的声子谱、电子结构性质和Li扩散系数并与Li_2MO_2 (M=Co, Ni, Cu)材料进行对比.计算结果显示, Immm-Li_2FeO_2材料具有结构稳定性,计算结果呈铁磁性,能带结构具有半金属的特征. Fe离子外层d电子呈低自旋态,自旋极化P=8.01%.利用分波态密度分析了自旋向上和自旋向下的电子能带结构.此外,采用微动弹性带方法计算了各个方向上Li扩散的势垒,结果表明Li离子比较容易先进行c轴方向的迁移,迁移势垒为0.1 eV;然后再沿ab轴方向迁移,迁移势垒为0.21 eV,而沿a轴方向迁移的势垒为0.39 eV.这些势垒值比其他的Li_2MO_2 (M=Co, Ni, Cu)材料中的势垒值小,也比其他Fe基Li离子电池正极材料中的势垒值更低,意味着Li_2FeO_2中的Li离子将有更高的扩散系数,这对Li_2FeO_2作为正极材料具有重要的意义.  相似文献   

7.
孙博  刘绍军  祝文军 《物理学报》2006,55(12):6589-6594
采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法的第一性原理计算,对过渡金属Fe元素进行自旋极化的总能量计算,能量计算精度取为平均每个原子0.01 eV.通过分析分波能带展宽与能带电子对总能量的贡献,讨论了在不同压强范围下第一性原理计算时Fe原子芯态与价态的合理划分.结果显示,当压强增加到约140 GPa时,3p电子对总能的贡献将不能忽略,而在地心压强下,3 s电子的贡献可以忽略. 关键词: 第一性原理计算 高压 芯态与价态  相似文献   

8.
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了Mg_2Si:Fe体系的电子能带结构、态密度和磁性.结果表明:掺入的Fe原子优先占据晶格中的空隙位,也可能代替晶格中的Mg位.从能带结构和态密度可以看出,当Fe原子位于晶格中空隙位时,系统显示出金属性;当Fe占据Mg位置时,对于自旋向上电子态,体系有一带隙存在,系统呈现明显的半导体特性;对于自旋向下电子态,Fe的替位掺杂在该体系内引入新的杂质能级,杂质能级与导带价带分离,且100%自旋极化.两种位置的杂质,上自旋电子和下自旋电子的态密度均明显不对称,诱导出铁磁性,且铁磁性主要由于Fe的3d态电子诱导产生.Fe位于空隙位时,Fe原子的磁矩为1.69μB;Fe占据Mg位时,Fe原子的磁矩为1.38μB,说明原子磁矩与其所占位置和配位情况有关.  相似文献   

9.
掺杂Mg2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法系统计算了Mg2Si及掺Ag、Al的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明,未掺杂Mg2Si属于间接带隙半导体,禁带宽度为0.2994 eV,其价带主要由Si的3p及Mg的3s、3p态电子构成,导带主要由Mg的3s、3p及Si的3p态电子构成,静态介电常数为18.89,折射率为4.3460.掺Ag后Mg2Si为p型半导体,价带主要由Si的3p,Mg的3s、3p及Ag的3p、4d、5s态电子构成,静态介电常数为11.01,折射率为3.3175.掺Al后Mg2Si为n型半导体,导带主要由Mg的3s、3p,Si的3p及Al的3p态电子构成,Al的3s态电子贡献相对较小,静态介电常数为87.03,折射率为9.3289.通过掺杂有效调制了Mg2Si的电子结构,计算结果为Mg2Si光电材料的设计与应用提供了理论依据.  相似文献   

10.
基于第一性原理的赝势平面波方法,对异质外延关系为Ru2Si3(100)//Si(001),取向关系为Ru2Si3[010]//Si[110]正交相的Ru2Si3平衡体系下能带结构、态密度和光学性质等进行了理论计算.计算结果表明:当1.087 nm≤a≤1.099 nm时,正交相Ru2Si3的带隙值随着晶格常数a取值的增大而增大.当a取值为1.093 nm时,体系处于稳定状态,此时Ru2Si3是具有带隙值为0.773 eV的直接带隙半导体.Ru2Si3价带主要是由Si的3p,3s态电子及Ru 4d态电子构成;导带主要由Ru的4d及Si的3p态电子构成.外延稳定态及其附近各点处Ru2Si3介电函数的实部和虚部变化趋势基本一致,但外延稳定态Ru2Si3介电函数的曲线相对往低能区漂移,出现的介电峰减少且峰的强度明显增强.  相似文献   

11.
First principles calculations have been performed to study the electronic structure and the ferromagnetic properties on the two chain compounds of [M(N3)2(HCOO)][(CH3)2NH2] (M=Fe and Co). The relative stability of the ground state, the density of states and the electronic band structure are examined. The results reveal that antiferromagnetism (AFM) state is the ground state and ferromagnetism (FM) state is the metastable one for both of them. The two compounds exhibit semiconductor character with small gap in the FM state, while metallic in the AFM state. In the FM state, the magnetic moments mainly arise from the Fe and Co ions with little contribution from the nearest-neighboring N and O atoms due to the hybridization between the Fe or Co 3d states and the nearest-neighboring N and O 2p states.  相似文献   

12.
The electronic structure and magnetic properties of Fe-doped SiC nanotubes are investigated by using the first-principles method based on density functional theory(DFT) in the local spin density approximation(LSDA).The calculation results indicate that the SiC nanotube of Fe substitution for C exhibits antiferromagnetism while ferromagnetism features prominently when Fe substitutes Si.This is a kind of half-metal magnetic material.The formation energy calculation results show that the formation energy of ferromagnetic structure is 3.2 eV lower than that of antiferromagnetic structure.Fe atoms are more likely to replace Si atoms.Spin-orbit coupling induces electron spin polarization in the ground state.Also,the doping Fe atoms make relaxation towards the outside of the tube to some extent and larger geometric distortion occurs when Fe substitutes C,but the whole geometric structure of SiC nanotubes is not damaged due to the doping.It is revealed in the calculation of energy band structure and density of states that more dispersed distribution of energy levels is produced near the Fermi level.For Fe substitution for Si,obviously there are spin-split and intense p-d hybrid effects by Si 3p electron spins and Fe 3d electron spins localized at the exchanging interactions between magnetic transitional metal(TM) impurities.Spin electronic density results indicate that system magnetic moments are mainly generated by the unpaired 3d electrons of Fe atoms.All these results show that the transition metal doping SiC nanotube could be a potential route to fabricating the promising magnetic materials.  相似文献   

13.
We have studied the electronic structure of the carbon nanotubes which include Fe atomic wire with using the density functional theory. As the stable geometries, we obtained the straight and zigzag wires, which have ferromagnetic and antiferromagnetic alignments, respectively. The antiferromagnets consists of the two ferromagnetic dimers which couple in antiparallel alignment. We presents the band dispersions and the density of states for the magnetic nanotubes. The electronic structure at the Fermi level consists of the Fe 3d and C 2pπ states, which shows a strong hybridization between them.  相似文献   

14.
The electronic band structure and magnetic properties of iron phthalocyanine (FePc) monolayer were investigated by using the first-principles all-electron full-potential linearized augmented plane wave energy band method. It is found that the ferromagnetic FePc monolayer is energetically more stable than the paramagnetic one. The exchange interaction, which splits the majority and minority bands, influences strongly on the electronic structure near the Fermi level (EF). Magnetic moment of the central Fe atom is calculated to 1.95 μB. The range of the positive polarization of Fe site is larger in the out-of-plane than in the in-plane direction. The FePc ligand remains paramagnetic. The presence of states at EF indicates the metallic character of FePc monolayer both for the paramagnetic and ferromagnetic states. However, the large density of states at EF of the majority spins in the ferromagnetic state is expected to cause a phase transition to insulating antiferromagnetic state from the metallic ferromagnetic one.  相似文献   

15.
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂铁、钴和镍原子的锯齿型磷烯纳米带(ZPNR)的磁电子学特性.研究表明,掺杂和未掺杂ZPNR的结构都是稳定的.当处于非磁态时,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR为半导体,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR为金属.自旋极化计算表明,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR无磁性,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR有磁性,但只能表现出铁磁性.处于铁磁态时,掺杂铁原子的ZPNR为磁性半导体,而掺杂镍原子的ZPNR为磁性半金属.掺杂铁或者镍原子的ZPNR的磁性主要由杂质原子贡献,产生磁性的原因则是在ZPNR中存在未配对电子.掺杂位置对ZPNR的磁电子学特性有一定的影响.该研究对于发展基于磷烯纳米带的纳米电子器件具有重要意义.  相似文献   

16.
The optical, electrical, and chemical properties of semiconductor surfaces are largely determined by their electronic states close to the Fermi level (E{F}). We use scanning tunneling microscopy and density functional theory to clarify the fundamental nature of the ground state Ge(001) electronic structure near E{F}, and resolve previously contradictory photoemission and tunneling spectroscopy data. The highest energy occupied surface states were found to be exclusively back bond states, in contrast to the Si(001) surface, where dangling bond states also lie at the top of the valence band.  相似文献   

17.
Mn、Fe掺杂ZnS的第一性原理计算   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
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,计算了闪锌矿结构的纯净ZnS、Mn掺杂ZnS和Fe掺杂ZnS的电子结构和光学性质,分析了掺杂对ZnS晶体的能带结构、电子态密度、光学吸收系数的影响。计算结果表明:掺杂体系费米能级附近的电子态密度主要来源于Mn 3d,Fe 3d态电子的贡献;Mn、Fe掺杂情况下的光吸收谱均向低能级方向移动且在低能端形成新的吸收峰,红移效应明显。  相似文献   

18.
The crystallographic structure and magnetic properties of La(Fe 11.4 Al 1.6 )C 0.02 are studied by magnetic measure- ment and powder neutron diffraction with temperature and applied magnetic field. Rietveld refinement shows that La(Fe 11.4 Al 1.6 )C 0.02 crystallizes into the cubic NaZn 13 -type with two different Fe sites: Fe I (8b) and Fe II (96i), and that Al atoms preferentially occupy the Fe II site. A ferromagnetic state can be induced at a medial temperature of 39 K–139 K by an external magnetic field of 0.7 T, and a large lattice is correspondingly found at 100 K and 0.7 T. In all other conditions, La(Fe 11.4 Al 1.6 )C 0.02 has no net magnetization in the paramagnetic (T > T N = 182 K) or antifer- romagnetic states, and thus keeps its small lattice. Analysis of the Fe–Fe bond length indicates that the ferromagnetic state prefers longer Fe–Fe distances.  相似文献   

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