掺杂Mg2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算

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.  

Mg-Si基热电材料量子化学计算

对于掺杂合适的元素Sb，Te，Ag，Cu使得Mg—Si基热电材料的热电性能大幅度提高的实验事实，欲从理论和计算上寻求支持，试图从原子、分子的层次上对此现象作出解释，因此建立了简化的Mg2Si量子化学计算模型，采用密度泛函离散变分Xα量子化学计算法，计算了物质内部的结构信息，如共价键级和态密度等．计算结果表明，掺杂以后，晶体的共价键级被削弱，态密度图中的禁带宽度明显变窄，这与实验测试的结果是一致的。  

Mg-Sn-Si合金中Mg2（Si,Sn）复合相的结构与性能研究*

研究了铸态Mg-Sn-Si合金中Mg2(Si,Sn)复合相的结构、特性以及该相对Mg-Sn-Si合金变质作用的影响。结果表明： Sn原子能取代Mg2Si中的部分Si生成Mg2(Si,Sn)复合相,该三元相与Mg2Si, Mg2Sn相的结构相同,属于面心立方结构, Mg2(Si,Sn)相的元素含量并不固定,在Si富集区形成的Mg2(Si,Sn)相中, Si元素含量高,在Si贫乏区形成的Mg2(Si,Sn)相中, Si元素含量低。 Si含量较多的Mg2(Si,Sn)相性能与Mg2Si相接近, Sn含量较多的Mg2(Si,Sn)相性能与Mg2 Sn相接近,实验中发现Mg2(Si,Sn)复合相的纳米硬度、弹性模量与维氏硬度等物理性能介于Mg2Si与Mg2Sn之间, Mg2(Si,Sn)相对汉字状Mg2Si相的变质处理起到桥梁作用。