变形及电场作用对石墨烯电学特性影响的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了变形、电场及共同作用对石墨烯电学特性影响的电子机理.研究表明,本征石墨烯的能隙及态密度值在费米能级处均为0,呈现出半金属特性;在一定的变形量下对石墨烯施加剪切、拉伸、扭转及弯曲变形作用,发现剪切和扭转变形对打开石墨烯能隙的作用明显;对本征石墨烯施加不同方向的电场,可知010电场方向对打开石墨烯能隙的作用效果最强.这是因为该电场方向下石墨烯C-C原子间的布居数正值较大,成键键能较高,而负值数值较小,反键键能较低;线性增加电场强度,石墨烯的能隙呈线性增长势;变形及电场共同作用下,外加电场提高了变形对打开石墨烯能隙的作用效果,但不及两种外场叠加的作用效果.     

The role of vacancy,impurity,impurity-vacancy complex in the kinetics of LiNH2 complex hydrides:a first-principles study

This paper studies first-principles plane-wave pseudopotential based on density functional theory of hydrogen vacancy,metal impurity,impurity-vacancy complex in LiNH 2,a promising material for hydrogen storage.It finds easy formation of H vacancy in the form of impurity-vacancy complex,and the rate-limiting step to the H diffusion.Based on the analysis of the density of states,it finds that the improvement of the dehydrogenating kinetics of LiNH 2 by Ti catalysts and Mg substitution is due to the weak bonding of N-H and the new system metal-like,which makes H atom diffuse easily.The mulliken overlap population analysis shows that H vacancy leads to the H local diffusion,whereas impurity-vacancy complexes result from H nonlocal diffusion,which plays a dominant role in the process of dehydrogenation reaction of LiNH 2.     

Mg合金晶粒细化机理的电子理论研究

采用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能，Mg/Zr界面能与Mg/液态Mg界面能，Mg中Zr及Zr中Fe，Mn，Si等杂质原子相互作用能.计算发现α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg，且Mg/Zr界面能低于Mg/液态Mg界面能，从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出，并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象.原子相互作用能的计算结果显示，Zr在Mg中相互吸引形成团簇，并与杂质形成化合物，削弱晶粒细化效果. 关键词： 电子结构 晶粒细化 Mg合金     

剪切形变下掺杂及缺陷对MoS2电子结构的影响

本文利用密度泛函理论,研究剪切形变下掺杂改性及不同类型缺陷对MoS2电子结构的影响。发现：剪切形变下,MoS2+P体系为相对最稳定的结构,掺杂改性相较于缺陷对模型稳定性影响更小;模型MoS2+P+Se中P-Mo键易形成共价键,而其中的Se-Mo键和MoS2+P-Mo-S模型中的P-Mo键,易形成离子键;掺杂使MoS2模型能隙变大,而缺陷使能隙减小,且S和Mo原子共缺陷的模型带隙为0;缺陷相较于掺杂改性模型,更能使Mo原子周围增加电荷聚集度,带隙值更低,更能影响或调控模型的电子结构。     

TiF_3,TiCl_3中阴阳离子对LiBH_4协同催化机理的第一性原理研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了TiF3,TiCl3催化剂中阴阳离子对LiBH4的协同催化机理.研究发现:金属Ti相对于卤族元素掺杂不容易实现;金属和卤族元素同时掺杂比Ti单独掺杂容易实现;对TiF3催化剂,一种元素掺杂的实现有助于另一种元素掺杂的实现,这大大提高了掺杂浓度.基于电子结构分析,得出卤族元素单独掺杂会降低LiBH4的稳定性;Ti单独掺杂使LiBH4费米能级升高、在带隙中引入缺陷能级、使B—H键结合减弱,这些可能是Ti的卤化物催化剂大大改善LiBH4释氢性能的原因.LiBH4中加入Ti的卤化物催化剂改善其释氢性能主要是由于催化剂使B—H共价结合减弱,这使得氢容易扩散.TiF3,TiCl3催化剂,在LiBH4可逆释氢反应过程中F,Ti协同降低B—H共价结合,而Cl,Ti这种协同作用不显著,这是TiF3对LiBH4催化效果优于TiCl3的原因.     

铸造锌铝合金稀土变质机理的电子理论研究

根据分子动力学理论建立了液态锌铝合金ZA27的模型，结合计算机编程构造出了ZA27合金α 相与液相共存时的原子结构模型，利用递归方法计算了稀土固溶于晶粒内和富集于结晶前沿 时的电子结构.由此得出：稀土处于相界区比在晶内更稳定，从而解释了稀土在α相内溶解 度很小，结晶时富集于结晶前沿液体中的事实；稀土处于液态和晶态的结构能差相对于铝较 大解释了稀土在相界前的富集使α晶枝产生熔断、游离、增殖的观点.原子间的键级积分计 算也表明，稀土处于结晶前沿液体中与铝相比不容易结晶到晶体表面，起到阻碍晶粒长大， 细化晶粒的作用，这就从电子层次解释了稀土的变质机理. 关键词： 电子结构 液固相界原子结构模型 稀土变质机理     

稀土及杂质元素对ZA27合金晶间腐蚀的影响

为了从本质上了解杂质与稀土元素对锌铝合金晶间腐蚀的影响 ,探索抑制合金晶间腐蚀的有效途径 ,依据晶界的大角度重位点阵理论编制出相应计算机软件 ,建立含稀土、杂质及 η相颗粒的α相大角度晶界原子集团模型 ,采用递归法计算了α相晶界间的电荷转移 ,由此讨论了杂质 (Pb、Sn、Cd)及稀土元素 (La、Y)对Zn、Al电极电位的影响 .结果表明 ,杂质Pb、Sn、Cd增大原子间的电荷转移量 ,提高Zn、Al电极电位差 ,加速合金的腐蚀 ,稀土元素减小原子间的电荷转移量 ,降低Zn、Al电极电位差 ,具有抑制晶间腐蚀的作用 .     

Mg-Zr合金微观组织电子结构研究

用递归法计算了α-Mg与α-Zr的结构能、原子结合能，Mg/Zr界面能与Mg的表面能，Mg中Zr及Zr中Fe，Mn，Si，H等杂质原子相互作用能，Mg，Zr原子态密度及其在合金中的电荷变化. 计算发现，在晶体中与Mg态密度差别很大的Zr在Mg/Zr界面却与Mg趋于相近，从而界面电子环境与Mg相似，为Mg形核生长提供有利条件；α-Zr的结构能、原子结合能低于相应的α-Mg，且Mg/Zr界面能低于Mg的表面能，从能量角度合理解释了Zr先于Mg从Mg熔体析出，并作为异质核心细化Mg晶粒的实验现象. 原子相互作用     

钢中小角度晶界区的电子结构及掺杂效应

根据位错的弹性理论,建立了9Ni钢中53°掺杂小角度晶界的原子模型,利用Recursion方法,计算了杂质在53°小角度晶界典型环境中的能量和电子结构,由此得出,钢中小角度晶界的强度敏感地依赖于隔离杂质的类型,S,P杂质使晶粒间结合减弱,从而导致晶界疏松 ;相反,B,C,N则会使晶界间的结合加强.在所有的杂质中,B显示出独特的性质,在钢中B 不仅能增强晶界的结合,而且由于占位竞争效应会使其他杂质远离晶界,具有净化晶界的作用. 关键词： 小角晶界 杂质 占位竞争 晶界隔离     

Fe-Cr-Al合金高温氧化行为电子理论研究

从电子层面系统研究Fe-Cr-Al合金氧化膜的形成机理,杂质硫对氧化膜黏附性的影响,稀土元素在改善氧化膜黏附性方面的作用,揭示合金氧化的物理本质.研究表明氧使Al在合金表层的环境敏感镶嵌能最低,促使Al原子从合金内部向合金表面扩散,最终在合金表面偏聚.由于氧与Al间的亲和力较大,氧原子易与Al结合生成Al2O3保护膜.杂质S在基体/氧化膜界面的环境敏感镶嵌能较低,可通过扩散偏聚在基体/氧化膜界面,削弱氧化膜与合金基体的结合力.当合金中加入Y后,Y易与S结合形成稳定的硫化物,阻碍S向基体/氧化膜界面的偏聚,显著提高氧化膜的黏附性,提高合金抗高温氧化能力.