Mechanical and thermodynamic properties of the monoclinic and orthorhombic phases of SiC_2N_4 under high pressure from first principles

First principles calculations are preformed to systematically investigate the electronic structures, elastic and thermodynamic properties of the monoclinic and orthorhombic phases of Si C2N4 under pressure. The calculated structural parameters and elastic moduli are in good agreement with the available theoretical values at zero pressure. The elastic constants of the two phases under pressure are calculated by stress–strain method. It is found that both phases satisfy the mechanical stability criteria within 60 GPa. With the increase of pressure, the degree of the anisotropy decreases rapidly in the monoclinic phase, whereas it remains almost constant in the orthorhombic phase. Furthermore, using the hybrid density-functional theory, the monoclinic and orthorhombic phases are found to be wide band-gap semiconductors with band gaps of about 2.85 e V and 3.21 e V, respectively. The elastic moduli, ductile or brittle behaviors, compressional and shear wave velocities as well as Debye temperatures as a function of pressure in both phases are also investigated in detail.     

稀土掺杂磷酸钇荧光粉的控制合成和发光性能

利用水热法分别合成了Ce~(3+)、Tb~(3+)共掺杂的YPO_4下转换荧光粉和Er~(3+)、Yb~(3+)、Tm~(3+)共掺杂的YPO_4上转换荧光粉,经过工艺优化获得了1μm左右尺寸均匀的发光材料。通过系列实验研究了反应温度、反应时间、稀土离子掺杂比例和退火温度对样品发光性能的影响。YPO_4∶Ce~(3+),Tb~(3+)荧光粉在295 nm紫外光的激发下产生下转换发光效应,当Tb~(3+)摩尔分数为1%时得到明亮的绿光;YPO_4∶Er~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+)荧光粉在980nm近红外光激发下产生上转换发光效应,当稀土离子中Er~(3+)摩尔分数为3%时,所制备的样品经过1 000℃退火处理后发出很强的暖白光。     

ZnS:Cr2+中局域晶格结构和自旋单态对零场分裂参量的贡献

在统一配体场耦合图像的基础上,构造了d⁴电子组态过渡金属离子在强场图像下包括所有自旋状态的210×210维完全能量矩阵.通过对角化完全能量矩阵,研究了Cr²⁺掺杂ZnS的局域晶格结构和Jahn-Teller能.理论计算结果与实验值符合非常好.同时,还研究了Cr²⁺掺杂ZnS后体系自旋单态对零场分裂参量的贡献.结果表明:自旋单态对二阶零场分裂参量D的贡献可以忽略,但是对于四阶零场分裂参量a和F的贡献却 关键词： 2+')" href="#">ZnS:Cr²⁺ 统一配体场耦合 自旋单态 Jahn-Teller能     

高温高压下Ag-Mg-Zn合金中金属间化合物的微观结构与热动力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计算方法,研究了Ag-Mg-Zn合金中金属间化合物AgMg,Mg4Zn8和Ag8Mg4Zn4在高温高压下的结构稳定性、弹性性能和热动力学性质.理论计算结果与实验值和其他的理论结果符合得非常好.研究表明:金属间化合物AgMg,Mg4Zn8和Ag8Mg4Zn4在零温零压下是力学稳定的;Mg4Zn8和Ag8Mg4Zn4为延性相,而AgMg则为脆性相;在这三种金属间化合物中,Ag8Mg4Zn4的塑性最好,AgMg的塑性最差.利用准谐Debye模型,讨论了高温高压下Ag-Mg-Zn合金中金属间化合物的摩尔振动内能Uvib,m,摩尔Helmholtz振动自由能Avib,m,摩尔振动熵Svib,m,摩尔定容热容Cv,m,摩尔定压热容Cp,m,热膨胀系数α,Griüneisen 参量γ和Debye温度(O).     

纳米尺寸高k/Si1-xGex NMOS场效应管性能的数值模拟研究

本文展开了高介电常数(k)栅介质Si1-xGexNMOS场效应管性能的数值模拟研究,基于有限元法,建立了纳米尺寸(栅长=15 nm)NMOS场效应管模型.为了研究栅介质和衬底材料参数变化对器件性能的影响规律,利用数值分析手段,在衬底Si1-xGex中Ge组分x从0到1变化区间,选取不同介电常数的栅介质,且其厚度在一定范围内变化时,综合分析了纳米尺寸NMOS场效应管的转移特性曲线和输出特性曲线.分析表明,在栅介质的k值和厚度一定时,随着衬底中Ge组分x从0逐渐增大增加,器件阈值电压持续减小,直到x为85;时突然变大,而在Ge组分继续增大时,阈值电压又维持减小趋势.为了尽量避免隧穿效应,研究了高k栅介质厚度高于5 nm时的器件特性,结果表明,随着栅介质厚度的减小,器件阈值电压减小,驱动电流则持续增大.     

NbSi2奇异高压相及其热力学性质的第一性原理研究

采用基于粒子群优化算法的结构预测程序CALYPSO, 并结合第一性原理的VASP程序, 在175 GPa发现NbSi₂的奇异立方高压相. 在此结构中, Nb原子形成金刚石结构, 而Si原子则形成正四面体镶嵌在金刚石结构中. 声子谱计算结果表明该结构是动力学稳定的. 电子结构分析表明, 六角相和立方相NbSi₂均为金属, 对金属性贡献较大的是Nb原子, 而且Nb和Si原子之间存在明显的p-d杂化现象, 电荷更多地聚集在Si四面体中. 利用“应力应变”方法, 计算了NbSi₂的弹性常数, 分析了其体积模量、剪切模量、杨氏模量和德拜温度等热动力学性质随压力的变化并进行了详细的讨论. 根据剪切模量和体积模量的比值分析了NbSi₂两种相结构的脆性和延展性, 发现压力会导致六角相NbSi₂的延展性增加, 但对立方相结构的延展性影响较小; 采用经验算法计算了NbSi₂两种相结构硬度变化情况, 结合这一比值进行了详细的分析. 弹性各向异性计算结果表明, 随着压力增加, 六角结构的各向异性增强, 而立方结构的各向异性减小.