第一性原理计算XHfO3(X=Ba,Sr)的结构、弹性和电子特性

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了钙钛矿结构的BaHfO₃和SrHfO₃的基态性质，包括优化后的晶格常数、弹性常数、体弹性模量、剪切模量、态密度、能带结构和电荷密度.计算结果表明BaHfO₃和SrHfO₃具有比较大的体弹性模量，它们都是间接带隙的半导体材料，Ba或Sr原子与HfO₃基团之间形成的化学键主要是离子键，而Hf原子与O原子之间形成的主要是共价键. 关键词： 第一性原理 钙钛矿结构 体弹性模量 价键     

Re对Ni_3Al微观结构及力学性质影响的第一原理研究

应用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究了Re元素掺杂镍铝合金中γ'相Ni_3Al之后微观结构和力学性质的变化.结果表明,在大部分化学计量比范围内,Re原子在Ni_3Al中易于替代Al位.Re的掺杂引起Ni_3Al晶格常数小幅度地增大,且不会引起严重的晶格畸变.通过差分电荷密度及态密度分析得到Re原子与近邻原子产生轨道相互作用,尤其是与Ni原子作用较强,并使周围Ni-Al键键能降低.通过计算弹性模量,应用经验判据得到掺杂后Ni_3Al的刚性、硬度增强.随着Re掺杂浓度的增加,Ni_3Al晶格常数、刚性和硬度随之增大.为了对第一性原理所得结果进行温度修正,进一步结合声子谱计算考察了温度对力学性质的影响.Re的掺杂使得Ni_3Al晶胞的熵略微增加,自由能略微降低,并且大幅度地增加Ni_3Al在高温下的体弹性模量,同时降低Ni_3Al在高温下的热膨胀系数.     

掺杂BaHfO3电子结构与力学性能的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了掺杂对BaHfO3的电子结构与力学性能的影响.电子结构计算表明:优化的BaHfO3晶格常数与实验值吻合较好,BaHfO3为一种间接带隙的绝缘体材料.掺杂Sr和Ti后该材料仍为间接带隙材料,Ba0.5Sr0.5HfO3的带隙增大,绝缘体特征增强,而BaHf0.5Ti0.5O3的带隙显著减小,呈现出半导体材料的特征.由态密度分析可知,掺杂后带隙的变化主要是由于导带底的移动造成的.力学性能分析表明:与BaHfO3相比,Ba0.5 Sr0.5 HfO3的剪切模量和杨氏模量均明显减小,材料硬度减弱;BaHf0.5Ti0.5O3的剪切模量及杨氏模量均明显增大,材料硬度增强.电子密度分布分析揭示了掺杂改变体系价电子浓度的分布情况,使BaHfO3的价健特性发生了变化,这是材料硬度改变的内在原因.可见,掺杂能够有效地调控体系的硬度,该研究结果为掺杂BaHfO3力电材料的设计与应用提供了理论依据.     

掺杂BaHfO3电子结构与力学性能的第一性原理研究

在广义梯度近似（GGA）下,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了掺杂对BaHfO3的电子结构与力学性能的影响．电子结构计算表明：优化的BaHfO3晶格常数与实验值吻合较好,BaHfO3为一种间接带隙的绝缘体材料．掺杂Sr和Ti后该材料仍为间接带隙材料,Ba0.5Sr0.5HfO3的带隙增大,绝缘体特征增强,而BaHf0.5Ti0.5O3的带隙显著减小,呈现出半导体材料的特征．由态密度分析可知,掺杂后带隙的变化主要是由于导带底的移动造成的．力学性能分析表明：与BaHfO3相比,Ba0.5Sr0.5HfO3的剪切模量和杨氏模量均明显减小,材料硬度减弱;BaHf0.5Ti0.5O3的剪切模量及杨氏模量均明显增大,材料硬度增强．电子密度分布分析揭示了掺杂改变体系价电子浓度的分布情况,使BaHfO3的价健特性发生了变化,这是材料硬度改变的内在原因．可见,掺杂能够有效地调控体系的硬度,该研究结果为掺杂BaHfO3力电材料的设计与应用提供了理论依据．     

高压下β-InSe弹性常数、电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,本文研究了高压对β-InSe弹性常数、机械性能和电子结构的影响.在0～20 GPa范围内,随着压力的增大,β-InSe的晶格常数、晶胞体积逐渐减小,结构参数a/a_0、c/c_0、V/V_0单调减小.在0～12 GPa范围内,弹性模量G、E、B和泊松比v随着压力增大而增大,在16 GPa时大幅减小,G、E、B分别减小了34.9%、53.3%、82.9%.随着压力增大,Se-In和In-In原子之间的电荷密度增大,Se-In原子之间的共价键增强,层间距减小.而且,β-InSe在20 GPa时带隙消失,发生了半导体向半金属的相变.     

高压下β-InSe弹性常数、电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,本文研究了高压对β-InSe弹性常数、机械性能和电子结构的影响.在0～20 GPa范围内,随着压力的增大,β-InSe的晶格常数、晶胞体积逐渐减小,结构参数a/a_0、c/c_0、V/V_0单调减小.在0～12 GPa范围内,弹性模量G、E、B和泊松比v随着压力增大而增大,在16 GPa时大幅减小,G、E、B分别减小了34.9%、53.3%、82.9%.随着压力增大,Se-In和In-In原子之间的电荷密度增大,Se-In原子之间的共价键增强,层间距减小.而且,β-InSe在20 GPa时带隙消失,发生了半导体向半金属的相变.     

BaHfO3纳米薄膜电子结构、光学和弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似（LDA）下研究了厚度为0.626～2.711nm (100)面BaHfO3薄膜的电子结构、光学和弹性性质．电子结构和光学性质计算结果表明：以BaO为表面层原子的BaHfO3纳米薄膜均为直接带隙半导体材料,带隙随薄膜厚度减小而逐渐减小,表现出明显的量子尺寸效应,此时薄膜的光学吸收边发生红移,吸收带出现窄化现象．以HfO2作为表面层原子的BaHfO3薄膜则属于间接带隙半导体材料,且带隙随薄膜厚度减小而微弱增加．弹性性质计算结果表明：体弹模量、剪切模量和杨氏模量等表征材料硬度的力学参数均随BaHfO3纳米薄膜厚度减小而显著减小,呈现尺寸效应．电荷密度分布分析揭示了薄膜厚度改变了BaHfO3纳米薄膜的价健特性,这是材料硬度改变的内在原因．该研究结果为BaHfO3纳米薄膜材料的设计与应用提供了理论依据．     

Al的微观组态与LaNi3.75Al1.25的结构和弹性第一性原理研究

在全电子水平上,采用广义梯度近似密度泛函理论和全势能线性缀加平面波方法并结合二维立方拟合方法,对LaNi3.75Al1.25合金的晶体结构与弹性性质进行了理论研究.计算结果给出合金的晶格常数a=b=0.5137 nm,c=0.4018 nm,Al原子在晶胞中的微观分布为同时占据部分3g和2c等价格位,弹性常数C11+C12=281.2,C13=82.3,C33=227.3,以及体弹性模量B＝124.5、切变模量G＝68.2 GPa.还对态密度、能带结构和电荷密度进行了计算分析,并给出材料LaNi3.75Al1.25的电子线性比热系数23.45 mJ/molK2.     

高压下BaHfO3电子结构与光学性质的第一性原理研究

从第一性原理出发,在局域密度近似下,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法系统地研究了高压对BaHfO3电子结构与光学性质的影响．能带结构分析表明：无压强和施加正压强作用时,BaHfO3为直接带隙绝缘体,而施加负压强时,BaHfO3则转变为间接带隙半导体;BaHfO3的带隙随压强增加而减小,且具有明显的非线性关系．对光学性质的分析发现：施加正压强后,光学吸收带边产生蓝移;负压强作用时介电函数虚部尖峰减少,光学吸收带边产生红移;施加压强后BaHfO3的静态介电常数和静态折射率均增大．上述研究表明施加高压有效调制了BaHfO3的电子结构和光学性质,计算结果为BaHfO3光电材料的设计与应用提供了理论依据．     

过渡金属氮化物中单原子固溶和力学性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,计算Si原子在Ti族和V族氮化物中以及B、C和Ge原子在TiN晶体中固溶的稳定结构,讨论置换型和间隙型固溶的低能量稳定结构与晶体间距的关系,研究金属氮化物和固溶原子固溶结构的力学性能.结果表明:Si原子在TiN、ZrN、HfN和TaN晶体中固溶以及Ge原子在TiN晶体中固溶情况为,单原子不进入对应过渡金属氮化物晶体中形成间隙固溶或置换固溶,随着晶体间距离变化单原子可以在晶体之间形成间隙固溶或置换固溶;Si原子在NbN以及B原子在TiN晶体中可以实现间隙固溶,而不能形成置换固溶;Si原子在VN和C原子在TiN晶体中固溶结构形式均为置换固溶.单原子固溶形成低能量置换型固溶体和间隙型固溶体的弹性常数、体模量和剪切模量均低于原过渡金属氮化物的对应值.     

稚鸡蛋中Ca、Cu、Fe、Zn、Mn、Se、Cr和Pb含量的测定

采用原子吸收光谱法,测定了稚鸡蛋中的钙、铜、铁、锌、锰、硒、铬和铅的含量,并对其结果进行了分析。各元素在实验范围内,线性关系良好,回收率在97.9%—102.2%之间。稚鸡蛋中Ca、Cu、Fe、Zn、Mn、Se含量分别为973.2、5.86、419.40、99.78、7.66、1.25μg·g~(-1),显著高于罗曼鸡蛋。测定结果显示稚鸡蛋中含有丰富的矿物元素,具有较高的营养和保健价值。     

ICP-AES法测定金属硅中的Al、B、Ba、Ca、Cr、Cu、 Fe、Mg、Mn、Ni、Sr、Ti、V和Zn杂质元素

本文提供了一种测定金属硅中Ｂ,Ｆｅ,Ａｌ,Ｃａ,Ｍｎ等１４个杂质元素的ＩＣＰ－ＡＥＳ方法,在样品处理过程中,加入适量体积的甘露醇能够抑制Ｂ的挥发。用本方法测定了一个国家地球化学标准样（ＧＳＲ－４）,结果令人满意。     

Solution absorption and luminescence studies of tetraphenylboron, -carbon, -silicon, -germanium, -tin, -lead, -phosphorus, -arsenic,and -antimony

The lowest absorption band of the tetraphenyl compounds resembles that of the lowest absorption band of benzene with the following difference. In benzene the electronic origin is strictly forbidden, and all intensity is associated with a symmetric progression built on one mode of asymmetric vibration. In the tetraphenyl compounds the intensity associated with the asymmetric vibration is relatively unaffected; however, there is increasing intensity associated with the electronic origin and a symmetric progression built on it along the series

$\text{φ}{}_4\text{Pb}\text{< φ}{}_4\text{Sn}\text{< φ}{}_4\text{Ge}\text{< φ}{}_4\text{Si}\text{< φ}{}_4\text{C}\text{? φ}{}_4\text{B}{}^{\mathrm{?}}\text{< φ}{}_4\text{Sb}{}^{\mathrm{+}}\text{< φ}{}_4\text{As}{}^{\mathrm{+}}\text{< φ}{}_4\text{P}{}^{\mathrm{+}}$

. For the cations it is the electronic origin and the progression built on it that are the primary source of intensity. This effect is attributed to an inductive perturbation. A similar effect is observed in the fluorescence spectrum. In phosphorescence, the relative enhancement of the electronic origin and the progression built on it is far less marked. The phosphorescence emission of φ₄Pb and φ₄Sb⁺ are red shifted from the others by ～0.5 eV, an effect attributed to formation of a triplet excimer. Increasing spin-orbit coupling in the triplet due to a heavy atom effect can be seen in the decreasing phosphorescence lifetime (range 4 sec to 4 msec) and decreasing ratio of $\text{φ}{}_{\mathrm{f}}\text{φ}{}_{\mathrm{p}}$ (fluorescence to phosphorescence quantum yields) in the order

$\text{φ}{}_4\text{C}\text{> φ}{}_4\text{B}\text{> φ}{}_4\text{Si}\text{> φ}{}_4\text{P}{}^{\mathrm{+}}\text{> φ}{}_4\text{Ge}\text{> φ}{}_4\text{As}{}^{\mathrm{+}}\text{> φ}{}_4\text{Sn}$

In all cases nonexponential decay of phosphorescence is observed.     

Measurement of X-ray production cross-sections of Ti,V, Cr,Mn, Fe,Co, Ni and Cu molecules

K shell X-ray production cross-sections in the Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu in the molecules were studied at 59.5 keV excitation energy by using a Si(Li) detector ( FWHM = 155 eV at 5.96 keV). The present results are compared with other theoretical values.     

纯硒中杂质元素的ICP-AES测定

电感耦合等离子体-原子发射光谱同时测定纯硒中的碲、铅、铋、锑、铜、铁、镍、铝、锡、砷和硼12种元素的含量,优化出各元素的分析波长和分析条件;用基体匹配补偿基体效应,方法简单,快速可靠,样品回收率为94%-107%.     

ICP-AES法直接测定锡锭中的As、Al、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb、Se、Sb、Zn

以电荷耦合器件为检测器的全谱直读等离子体光谱仪直接测定锡锭中As、Al、Bi、Cd、Cu、Fe、Pb、Se、Sb、Zn十种杂质元素的含量.该方法简便、快速且具有比化学法更低的检出限,加标回收试验结果表明,回收率为92%-105%,RSD均小于1.5%.     

Surface energies of the solid solutions between Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W

The surface energy for different surface orientations of the solid solutions as a function of concentration formed by Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W is computed and analyzed using the BFS method for alloys. Similarities and differences among the different binary alloys are examined in terms of strain and chemical effects.     

ICP-AES测定铝合金中Mg、Be、Mn、Mo、Fe、Ti、Si和Zn

采用ICP-AES同时测定铝合金中合金元素和杂质元素,优化ICP光谱仪的工作条件,测定回收率96%—106%,RSD0.28%—6.26%,结果令人满意。     

Density-functional calculations of alpha, beta, gamma, delta, delta', and epsilon plutonium

Total energies for the six known polymorphs of plutonium metal have been calculated within spin and orbital polarized density-functional theory as a function of lattice constant. Theoretical equilibrium volumes and bulk moduli correspond well with experimental data and the calculated total energies are consistent with the known phase diagram of Pu. It is shown that a preference for the formation of magnetic moments, increasing through the alpha-->beta-->gamma phases, explains their position in the ambient pressure phase diagram and their anomalous variation of atomic density. A simple model is presented that establishes a relationship between atomic density, crystal symmetry, and magnetic moments which is universally valid for all Pu phases.     

Equations of state for copper,silver, gold,aluminum, nickel,and lead

Semiempirical equations of state are obtained for copper, silver, gold, lead, nickel, and aluminum, which permit a study of the mechanical properties of the crystalline lattices of these metals when subjected to a complex system of stresses over the entire elastic deformation region, and lead to an evaluation of the mechanical destruction parameters of these lattices. As an example, the case of omnidirectional tension is examined.Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 1, pp. 66–70, January, 1973.