体积应变对立方钛酸铅电子结构和光学性质的影响

本文利用第一性原理方法计算并分析了体积应变(-11%~11%)对立方顺电相PbTiO₃的结构、稳定性、电子结构和光学性质的影响。研究发现体积应变后PbTiO₃形成焓增大,稳定性下降,其中压应变对其稳定性的影响比拉应变大。当受到拉伸应变时,立方PbTiO₃由直接带隙半导体变为间接带隙半导体,且带隙随应变增大呈先增大后降低的趋势。在发生压应变时,从复介电函数、复折射率及吸收系数的分析结果可知,在自然光照下PbTiO₃的光吸收能力仅在个别波段有所增大,但总体呈减弱趋势,当产生拉伸应变时,介电峰、吸收峰红移,表明PbTiO₃在可见光范围内光吸收能力增强,并且当应变增大到11%时,PbTiO₃的吸收能力远高于本征立方相。     

应变对单层砷烯结构拉曼散射的影响

应用密度泛函理论对应变下的单层砷烯拉曼光谱的变化进行研究.由于材料的结构对称性较低，由外部应力诱发的形变不仅可以造成拉曼模式分裂，还可以引发拉曼模式偏移.计算表明：拉曼峰位的变化与应变正相关，建立了应变与峰位移动间的定量关系，为在实验中识别砷烯结构的应变提供依据.     

Mg-N阴阳离子共掺杂SnO2的第一性原理研究

基于密度泛函理论,利用第一性原理计算Mg-N阴阳离子双受主共掺杂SnO₂的电子结构、电荷密度分布和缺陷形成能.Mg、N分别取代SnO₂晶体中的Sn和O,掺杂浓度分别为4.17at;、2.08at;,Mg-N键之间的共价性明显高于Sn-O键,富氧条件下,Mg-N共掺杂的缺陷形成能为2.67 eV,有利于进行有效的受主替代掺杂.Mg单受主掺杂SnO₂时,增加了带隙宽度,费米能级进入价带,Mg-N共掺杂SnO₂时,带隙窄化,表现出明显的p型导电类型.     

The First Mixed Calcium Zinc Borate with a Flexible [B8O17] Fundamental Building Block and Short UV Cutoff Edge

The first mixed calcium zinc borate with a new fundamental building block (FBB) [B₈O₁₇], Ca_1.13Zn_0.87B₈O₁₄ has been successfully synthesized. It exhibits two independent interpenetrating three-dimensional B−O anion networks constructed by [B₈O₁₇] groups, enriching the structural diversity of B−O configurations. In particular, the UV-Vis-NIR diffuse-reflectance spectrum shows that it has a short UV cutoff edge (<195 nm).     

基于第一性原理的单层WS2热输运特性研究

二维WS₂是一种层状过渡金属硫化物，因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS₂声子的输运特性，分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS₂晶格热导率的影响机理，计算了其声子的临界平均自由程，提出通过调整阻断频率的方法来调控WS₂的晶格热导率。研究结果表明：单层WS₂在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K),且随温度的升高而降低；从各声子支对总热导率的贡献来看，声学声子支起主要作用，特别是纵向声学(longitudinal acoustic, LA)声子支对单层WS₂热导率的贡献百分比最大(44.28%);单层WS₂声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率。本文研究可为基于单层WS₂纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导。     

Li原子掺杂C28单分子器件的热自旋输运性质

利用第一性原理对Li原子掺杂C₂₈的分子器件的热自旋输运性质进行了计算。在不同的温度场下,上下自旋分别为Li原子掺杂C₂₈的分子器件中的空穴和电子提供了输运通道,在MJ₁和MJ₃分子器件中,热自旋电流随着温度增加而增大,但在MJ₂分子器件中,热自旋电流先增大再减小。三种分子器件都出现了自旋塞贝克效应,MJ₂还出现了负微分电阻现象,利用费米-狄拉克分布和自旋输运谱对其物理机理进行了解释。根据Li掺杂C₂₈的单分子器件的热自旋输运性质,可设计新的自旋纳米器件。     

元素掺杂对VH2解氢性能的影响

采用密度泛函理论（DFT）的第一性原理的平面波超软赝势方法,研究了Zr、Cu、Zn掺杂对VH2的电子结构和解氢性能的影响．计算结果显示Zr掺杂VH2后晶体模型的负合金形成热增加和费米能级目处电子浓度N（Ef）的减少,体系结构稳定性增强;V—H之间重叠集居数和电子密度计算也显示V-H之间相互作用增强;表明在VH2中掺杂Zr以后吸放氢最大容量增加,但解氢能力减弱．而Cu或Zn掺杂VH2以后晶体模型的负合金形成热减少和费米能级Ef处电子浓度N（Ef）增加,体系结构稳定性减弱;V-H之间重叠集居数和电子密度计算也显示V-H之间相互作用减弱;表明在VH2中掺杂Cu或Zn以后吸放氢最大容量降低,但解氢能力增强．与实验结论相符．同时Mulliken集居数计算结果还显示V-d轨道MuUiken集居数与掺杂有关,掺杂Zr以后V—d轨道Mulliken集居数减少;掺杂Cu或Zn以后V—d轨道Mulliken集居数增加．     

Zn,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究

基于密度泛函理论(density functional theory),采用第一性原理平面波超软赝势法,研究了纤锌矿AlN,Zn掺杂和Zn,O共掺杂AlN的晶体结构、能带、电子态密度、差分电荷分布及电荷布居数.计算结果表明:Zn,O共掺杂方法中引入激活施主O原子,能使受主能级向低能方向移动,形成了浅受主能级.同时,受主能带变宽、非局域化特征明显、从而提高了Zn原子的掺杂浓度和系统的稳定性.Zn,O共掺杂更有利于获得p型AlN. 关键词： 第一性原理 AlN 电子结构 p型共掺杂     

第一性原理方法研究He掺杂Al晶界力学性质

基于密度泛函理论方法,本文开展了氦掺杂AlΣ3((111)/180°)晶界数值模拟拉伸试验.计算结果表明,He在晶界中最低杂质形成能为2.942 eV,偏析到晶界的偏析能为0.085 eV;在拉伸条件下,清洁Σ3晶界的理论拉伸强度为9.65 GPa,拉伸断裂从晶界界面开始;而He掺杂后,晶界的理论拉伸强度下降到7.14 GPa,在断裂发生前应力曲线中出现平台效应,拉伸断裂从包含He杂质的界面开始.通过对比键长和电荷密度分布,本文认为He的满壳层电子结构一方面导致了He与Al之间 关键词： He 晶界 第一性原理计算 力学性质     

醛酮类化合物的分子力场参数推导及热力学性质计算

针对醛酮类分子, 基于第一原理的量子化学计算结果开发了准确、可迁移的全原子力场. 利用所得到的力场, 采用分子动力学和蒙特卡罗方法对醛酮类分子的气相分子结构、振动频率、构象能和凝聚相液体性质(密度和蒸发焓), 以及流体的多种热力学性质包括气液相平衡和临界性质, 与涨落相关的等压热容, 传递性质如剪切粘度等进行了计算和预测. 计算结果表明, 该力场可准确地反映气相分子的结构、振动频率、构象能和凝聚相液体密度和蒸发焓等性质, 并准确地预测一系列醛酮类分子的多种热力学性质. 所开发的醛酮类分子力场函数形式简单, 并具有良好的可迁移性和准确性, 在应用范围和计算精度上都有明显的改善和提高.