Rational Design of Two-Dimensional Magnetic Chromium Borides Based on First-Principles Calculation

Two-dimensional(2D) magnetic materials have been experimentally recognized recently,however,the Curie temperatures(TC) of known 2D systems are quite low.Generally,magnetic systems can be seen as constituent magnetic elements providing spins and the non-magnetic elements providing frameworks to host the magnetic elements.Short bond lengths between the magnetic and non-magnetic elements would be beneficial for strong magnetic interactions and thus high TC.Based on this,we propose to combine the magnetic element Cr and the non-magnetic element boron to design novel 2D magnetic systems.Using our self-developed software package IM2 ODE,we design a series of chromium-boride based 2D magnetic materials.Nine stable magnetic systems are identified.Among them,we find that CrB4-Ⅰ,CrB4-Ⅱ and CrBs-Ⅰ with common structural units [CrB8] are ferromagnetic metals with estimated TC of 270 K,120 K and 110 K,respectively.On the other hand,five CrB3 phases with structural units [Cr2B12] are antiferromagnetic metals.Additionally,we also find one antiferromagnetic semiconductor CrB2-Ⅰ.Our work may open new directions for identifying 2D magnetic systems with high TC.     

Fe-B团簇的结构与磁性的第一性原理研究

采用局域密度近似下的密度泛函理论和原子轨道的线性组合方法,通过离散变分法自洽求解Kohn-Sham方程,详细地研究了Fe_nB(n≤6)团簇的结构和磁性,所得主要结论如下:第一,B原子更倾向于在团簇的表面而不是在团簇的内部,通常计算非晶态的四面体结构和三棱柱结构,对于孤立团簇而言是不稳定的,这说明环境对团簇的结构稳定性有重要影响;第二,当Fe_n+1团簇中的一个Fe原子被B原子取代形成Fe_n团簇时,其结合能增大而Fe原子的磁矩减小;第三,Fe<     

SiO2-羟基表面上金属原子的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了SiO2-羟基表面上几种金属原子的吸附性质,发现In和Ga在SiO2-羟基表面上的结合很弱,而Fe,Co,Ni在该表面上与Si,O形成强的化学键.等势能面和扩散势垒计算表明In(Ga)的扩散激活能只有0.1-0.3 eV,表明这两种原子容易在表面上扩散.这些结果可以定性地解释纳米合成中的一些实验现象.     

镓原子集团结构的第一性原理分子动力学研究

用第一性原理分子动力学方法和模拟退火技术研究了镓原子集团(n≤8)的平衡结构,并与可得到的实验数据进行了比较。随着原子数的增加,发现在n=5时结构发生了从二维到三维的变化。所有集团可看作为由镓分子和原子链两种结构单元所构成,这两种结构单元分别出现在固相α-Ga和亚稳相β-Ga中。 关键词：     

推广模拟退火方法及其应用

本文介绍了推广模拟退火方法的基本思想及其统计基础。我们通过一系列标准函数测试了推广模拟退火方法的性能。作为该方法的应用 ,我们研究了Thomson问题和Ni团簇结构。最后 ,探讨了推广模拟退火方法的效率随体系复杂性的变化。     

A Possible Structure of the Al36 Cluster： Coexistence of Icosahedral and fcc-Like Structures

We study the atomic and electronic structures of the Al36 cluster using first principles total energy calculations with the local density approximation, and obtain a structure which has a HOMO-LUMO gap as large as 0.67eV, in agreement with experimental photoelectron spectroscopy. Its atomic structure is found to show the coexistence of icosahedral and fcc-based structures, which can be seen as a transition phase from icosahedral to fcc-bulk structures.     

SiO2-羟基表面上金属原子的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了SiO₂-羟基表面上几种金属原子的吸附性质，发现In和Ga在SiO₂-羟基表面上的结合很弱，而Fe，Co， Ni在该表面上与Si，O形成强的化学键.等势能面和扩散势垒计算表明In (Ga)的扩散激活能只有0.1—0.3 eV，表明这两种原子容易在表面上扩散.这些结果可以定性地解释纳米合成中的一些实验现象. 关键词： 第一性原理 表面扩散 结合能 金属原子     

推广模拟退火方法及其应用

本介绍了推广模拟退火方法的基本思想及其统计基础。我们通过一系列标准函数测试了推广模拟退火方法的性能。作为该方法的应用，我们研究了Ｔｈｏｍｓｏｎ问题和Ｎｉ团簇结构。最后，探讨了推广模拟退火方法的效率随体系复杂性的变化。     

团簇中杂质局域磁矩的形成研究

采用密度泛函理论和离散变分方法,以I_h结构的Cu₁₂TM团簇为对象(TM:Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Ru,Rh,Pd,Ag),系统地研究了杂质TM的局域磁矩及其形成机理,发现杂质TM在Cl₁₂中的局域磁性行为与在块体Cu中及在Al₁₂.团簇中的行为明显不同.除Cr和Mo的磁矩被淬灭为零外,其他的杂质都是磁性的.与杂质在块体d带衬底中的d-d相互作用图象相比,发现在团簇中存在着更为复杂的相互作用,它们影响着杂质的局域磁矩.其中Cu原子的s轨道与杂质原子之间的相互作用对3d和4d杂质的磁矩有重要贡献;Cu原子的p轨道与杂质原子的相互作用对Mn,Fe,Co,Ni,Tc,Ru,Rh的磁矩有关键性影响;Cu原子的d轨道与杂质之间的相互作用对Sc,Ti,V,Y,Zr,Nb的磁矩有关键性影响.