新超导体MgCNi3的虚晶掺杂研究

用全势线性缀加平面波方法,考虑局域自旋密度近似研究虚晶掺杂MgCNi₃的超导电性和磁性.计算了自旋极化能带结构、体弹性模量和它对压力的导数、原子磁矩m及其变化率.计算结果表明，对于电子掺杂的Mg_1-xAl_xCNi₃(0≤x≤0.5)，超导电性和磁涨落随掺杂量的增加逐渐减小.空穴掺杂的Mg_1-xNa_xCNi₃,在x＝0.12处出现铁磁相变，超导电性消失.在MgCNi₃少量空穴掺杂区域(0≤x<0.12)，表现为超导与磁涨落共存的不稳定状态. 关键词： 超导电性 能带结构 态密度 磁性     

新型超导材料MgCNi3的电子结构与超导电性研究

用MS-Xα方法研究了非氧化物超导材料MgCNi₃的电子结构. 研究结果显示, 态密度分布曲线的主峰靠近Fermi面, 主要来自于Ni的d电子的贡献. 用T(T=Co，Mn，Cu)替代MgCNi₃中的部分Ni形成化合物MgCNi₂T，替代使Ni的价电子数减小, 价态发生变化, Fermi面处态密度N(E_F)减小. 计算结果表明：无论是电子掺杂（Cu）还是空穴掺杂（Co，Mn），MgCNi₃的超导电 关键词： 电子结构 态密度 超导电性     

Ce掺杂SrMnO3的电子结构和磁性的第一性原理研究

用含超软赝势平面波方法的广义梯度近似第一性原理对Ce掺杂SrMnO₃的电子结构和磁性进行了相关研究. 不同的Mn-O键长说明MnO₆八面体发生了强的Jahn-Teller扭曲, 并伴随着晶体构型由立方体(Pm3m)转变为四方晶系(I4/mcm), 同时,Jahn-Teller扭曲也稳定了C型反铁磁基态构型. 电子结构结果表明SrMnO₃和Sr_1-xCe_xMnO₃(x=0.12     

N掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究

为了研究N掺杂对锐钛矿型TiO₂电子结构的影响，进而揭示N掺杂导致锐钛矿型TiO₂的禁带宽度变小的机理，对N掺杂TiO₂进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究. 通过对能带、态密度及电子分布密度图的分析，发现在N掺杂后，N原子与Ti原子在导带区，发生了强烈的相互关联作用，致使Ti原子3d轨道上的电子向N原子2p轨道发生移动，使得导带降低了，从而使得TiO₂导带的禁带宽度变小.理论预测可以发生红移现象，与实验结果对比分析，理论与实验基本相符. 关键词： N掺杂 2')" href="#">锐钛矿型TiO₂ 电子结构     

过渡金属掺杂在Na0.5Bi0.5TiO3体系中诱导产生磁性的第一性原理研究

The origins of magnetism in transition-metal doped Na_0.5Bi_0.5TiO₃ system are investigated by ab initio calculations. The calculated results indicate that a transition-metal atom substitution for a Ti atom produces magnetic moments, which are due to the spin-polarization of transition-metal 3d electrons. The characteristics of exchange coupling are also calculated, which shows that in Cr-/Mn-/Fe-/Co-doped Na_0.5Bi_0.5TiO₃ system, the antiferromagnetic coupling is favorable. The results can successfully explain the experimental phenomenon that, in Mn-/Fe-doped Na_0.5Bi_0.5TiO₃ system, the ferromagnetism disappears at low temperature and the paramagnetic component becomes stronger with the increase of doping concentration of Mn/Fe/Co ions. Unexpectedly, we find the Na_0.5Bi_0.5Ti_0.67V_0.33iO₃ system with ferromagnetic coupling is favorable and produces a magnetic moment of 2.00 μB, which indicates that low temperature ferromagnetism materials could be made by introducing V atoms in Na_0.5Bi_0.5TiO₃. This may be a new way to produce low temperature multiferroic materials.     

Ti掺杂NbSe2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了理想2H-NbSe₂和Ti掺杂2H-NbSe₂晶体的几何结构及电子结构; 对掺杂前后超胞的能带图、态密度及分波态密度图进行了分析. 结果表明, 掺杂后费米能级附近能量区域的电子态密度出现了较高的峰值, 且费米能级位置发生了改变. 理论上可以认为Ti的掺杂会使得NbSe₂的导电性增强, 有利于开发新型的电接触复合材料.     

Cr和W掺杂的单层MoS2电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法, 研究了Cr和W掺杂对单层二硫化钼(MoS₂)晶体的电子结构性质的影响. 计算结果表明: 当掺杂浓度较高时, W对MoS₂的能带结构几乎没有影响, 而Cr的掺杂则影响很大, 表现为能带由直接带隙变为间接带隙, 且禁带宽度减小. 通过进一步分析, 得出应力的产生是导致Cr掺杂的MoS₂电子结构变化的最直接的原因.     

N掺杂和N-V共掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的投影缀加平面波方法和广义梯度近似加Hubbard参数的似近,研究了锐钛矿相TiO₂,N掺杂TiO₂和N-V共掺杂TiO₂体系的基态原子构型、电子结构.结果表明,N掺杂后,其晶胞体积比末掺杂时要略微增大,基态构型并未发生明显变化,而N-V共掺杂时,对称性被破坏,V原子向N原子附近靠近.计算得到的锐钛矿相TiO₂带隙E_gap为3.256 eV,与实验值3.23 eV非常接近.N掺杂TiO₂带隙降低了0.4 eV,而N-V共掺杂带隙降低至2.555 eV.此外,N-V共掺杂会在价带顶和导带底之间形成受主和施主能级,这种能级对光生电子-空穴对的分离是非常有利的,降低了再次复合的概率.因此,N-V共掺杂TiO₂可以有效地提升TiO₂作为光催化剂的催化能力.     

Co掺杂BiFeO3的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波（PAW）方法,研究了具有钙钛矿结构的BiFeO₃材料及对BiFeO₃进行B位Co元素替代掺杂得到的BiFe_075Co_025O₃材料的磁结构、电子结构、能带结构.结果表明：Co的掺入不破坏原有的钙钛矿结构,对材料铁电性影响不大;掺杂导致原有的G型反铁磁序发生变化,形成了亚铁磁序的磁结构,材料的铁磁性有了很大提高;然而,Co杂质的掺入使材料的绝缘性有所减弱. 关键词： 第一性原理计算 3')" href="#">Co掺杂BiFeO₃ 铁磁性     

钴铝共掺3C-SiC电子结构和磁性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,分别计算了不同Co原子比例单掺杂、Al原子单掺杂和Co-Al共掺杂3C-SiC的电子结构和磁性参数.结果表明:随着掺杂Co原子比例的增大,单个Co原子对体系总磁矩贡献的平均值反而减小.由电子态密度分析掺杂3C-SiC体系中的磁性来源,主要是由Co-3d以及Co原子附近的C-2p电子轨道的自旋极化产生的. Al单掺3C-SiC时体系中每个原子的平均磁矩和体系总磁矩均为0,即Al单掺杂体系不具有磁性.而Co-Al共掺杂得到的体系总磁矩比单掺等量Co时要大约0. 09μB,即Co-3d与Al-3p电子轨道发生轨道杂化,使得Co-Al共掺杂可以增大Co原子对体系总磁矩的贡献.     

第一性原理计算MgB2薄膜拉伸对超导电性的影响

应用全势线性响应线性糕模轨道方法计算MgB₂的电子能带结构、声子谱及电声子耦合常数,并讨论MgB₂的超导电性.通过比较MgB₂薄膜双轴拉伸前后超导电性的变化可以看出，随着a轴晶格常数增大和c轴晶格常数减小,声子谱中硼的E_2g声子频率显著下降，使得电声子耦合强度λ和声子对数平均频率ω_ln增强,提高了MgB₂薄 关键词： 超导电性 能带结构 声子频率 电声子耦合     

The impact of nuclear magnetism on superconductivity

The influence of nuclear magnetism on the superconducting critical field B_c has been measured in the nuclear magnets Al, AuIn₂, and Sn, at ultralow temperatures, 17 μKT1 K. The materials have been chosen in respect to their distinctive Korringa constants κ(Al, AuIn₂, Sn)=(1.8, 0.1, 0.05) Ks. Both in the weakly and in the strongly coupled nuclear magnets, Al and Sn, a reduction of B_c is observed being proportional to the nuclear magnetization at T4 mK. However, using the high resolution of the experiment performed on Sn, the decrease of B_c at cooling down to 70 μK is found to be nonmonotonic. The features of the recently measured B_c(T) curve of Sn which are not understood yet as well as the formerly observed results of the interplay of nuclear ferromagnetism and superconductivity in AuIn₂ have motivated ongoing experiments which try to clear up the pair breaking contribution of nuclear magnetism.     

Electronic and optical properties of CuGaS2: First-principles calculations

Electronic structure and optical properties of CuGaS₂ are calculated using the full potential linearized augmented plane wave plus local orbitals method. The calculated equilibrium lattice is in reasonable agreement with the experimental data. The electronic structures indicate that CuGaS₂ is a semiconductor with a direct bandgap of 0.81802 eV. Furthermore, other experiments and theory also show that this material has a direct bandgap. It is noted that there is quite strong hybridization between Ga 3d and S 3s orbitals, which belongs to the (GaS₂)⁻. The complex dielectric functions are calculated, which are in good agreement with the available experimental results.     

First-principles calculations of structural, electronic, optical and elastic properties of magnesite MgCO3 and calcite CaCO3

Detailed ab initio calculations of the structural, electronic, optical and elastic properties of two crystals - magnesite (MgCO₃) and calcite (CaCO₃) - are reported in the present paper. Both compounds are important natural minerals, playing an important role in the carbon dioxide cycling. The optimized crystal structures, band gaps, density of states diagrams, elastic constants, optical absorption spectra and refractive indexes dependence on the wavelength all have been calculated and compared, when available, with literature data. Both crystals are indirect band compounds, with calculated band gaps of 5.08 eV for MgCO₃ and 5.023 eV for CaCO₃. Both values are underestimated by approximately 1.0 eV with respect to the experimental data. Although both crystals have the same structure, substitution of Mg by Ca ions leads to certain differences, which manifest themselves in noticeable change in the electronic bands profiles and widths, shape of the calculated absorption spectra, and values of the elastic constants. Response of both crystals to the applied hydrostatic pressure was analyzed in the pressure range of phase stability, variations of the lattice parameters and characteristic interionic distances were considered. The obtained dependencies of lattice constants and calculated band gap on pressure can be used for prediction of properties of these two hosts at elevated pressures that occur in the Earth's mantle.     

Ga空位对GaN:Gd体系磁性影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理结合投影缀加平面波的方法,研究了GaN中Ga被稀土元素Gd替代以及与邻近N或Ga空位组成的缺陷复合体的晶格常数、磁矩、形成能以及电子结构等性质.结果发现,Gd掺杂GaN后禁带宽度变窄,由直接带隙半导体转为间接带隙半导体;单个Gd原子掺杂给体系引入大约7μB的磁矩;在Gd与Ga或N空位形成的缺陷复合体系中,N空位对引入磁矩贡献很小,大约0.1μB,Ga空位能引入约2μB的磁矩.随着Ga空位的增多,体系总磁矩增加,但增加量与Ga空位的位置分布密切相关.当Ga空位分布较为稀疏时,Gd单原子磁矩受影响较小,但当Ga空位距离较近且倾向于形成团簇时,Gd单原子磁矩明显增加,而且这种情况下空位形成能也最小.     

Li2C2中电声耦合及超导电性的第一性原理计算研究

通过第一性原理密度泛函和超导Eliashberg理论计算, 我们研究了Li₂C₂在Cmcm相的电子结构和电声耦合特性, 预言这种材料在常压和5GPa下是由电声耦合导致的转变温度分别为13.2 K 和9.8 K的超导体, 为实验上探索包含一维碳原子链的材料中是否可能存在超导电性、发现新的超导体提供了理论依据. 如果理论所预言的Li₂C₂超导电性得到实验的证实, 这将是锂碳化物中转变温度最高的超导体, 高于实验观测到的LiC₂的1.9 K和理论预言的单层LiC₆的8.1 K超导转变温度.     

P掺杂锐钛矿相TiO2的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理对不同P掺杂形式(P替位Ti, P替位O, 间隙P)的锐钛矿相TiO₂的晶格常数、电荷布居、能带结构、分态密度和吸收光谱进行了计算. 结果表明, P替位Ti时, TiO₂体积减小, P替位O和间隙P的存在使TiO₂的体积膨胀; 替位Ti的P和间隙P均有不同程度的氧化, 而替位O的P带有负电荷. 三种P掺杂形式均导致锐钛矿相TiO₂禁带宽度的增大, 并在TiO₂禁带之内引入了掺杂局域能级. P掺杂导致TiO₂禁带宽度增大的程度依次为: 间隙P>P替位Ti>P替位O. 吸收光谱的计算结果表明, P替位Ti并不能增强TiO₂的可见光吸收能力, 但间隙P的存在大幅提高了TiO₂的可见光光吸收能力, 间隙P有可能是造成实验上P掺杂增强锐钛矿相TiO₂光催化活性的重要原因. 关键词： P掺杂 2')" href="#">锐钛矿相TiO₂ 第一性原理     

Pr含量对Bi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_3O_(15)室温多铁性的影响

采用改良的固相烧结工艺制备了Bi5-xPrxFe0.5Co0.5Ti3O15(BPFCT-x,x=0.25,0.50,0.75,0.80)陶瓷样品.X射线衍射结构分析表明:镨(Pr)含量对样品微观结构产生了影响,但所有样品均为层状钙钛矿结构;BPFCT-x样品的剩余极化强度(2Pr)随着掺杂量的增加呈现出先增大后减小的变化趋势,当Pr含量为0.75时,样品的2Pr达到最大值,为6.43μC/cm2.样品的磁性与铁电性能具有相同的变化规律,室温下样品的剩余磁化强度(2Mr)也呈现出先增大后减小的趋势,并且也在x=0.75时达到最大为0.097 emu/g.随着Pr掺杂量增大,样品的室温下铁电和铁磁性能得到明显改善,并且当掺杂量为0.75时,样品室温多铁性最好.Pr掺杂降低了样品中的缺陷浓度,从而提高了样品铁电畴动性,这有助于提高样品铁电性能.而样品铁磁性能的改善可能与Pr对样品晶格畸变产生的影响有关.