L12型铝合金的结构、弹性和电子性质的第一性原理研究

运用第一性原理方法研究了L12型铝合金相Al3Sc和Al3Zr的晶体结构、电子结构和弹性.结合能和形成能的计算表明,两种合金具有较强的合金化能力,且Al3Zr较Al3Sc具有更强的结构稳定性.电子结构分析表明,费米能级以下较多的价电子数决定了Al3Zr具有较强的结构稳定性.计算并分析比较了两种合金相的单晶弹性常数(C11,C12和C44)以及多晶弹性模量(体弹性模量B、剪切模量G、杨氏模量Y、泊松比ν和各向异性因子A).通过对比实验和其他理论计算结果,进一步分析和解释了两种合金相的力学性质.     

高压下NH_4ClO_4结构、电子及弹性性质的第一性原理研究

研究高压下NH_4ClO_4的结构和性质对于NH_4ClO_4在固体推进剂和炸药的安全应用具有重要意义.采用基于色散校正密度泛函理论的第一性原理方法,研究了0—15 GPa静水压力下NH_4ClO_4的晶体结构、分子结构、电子性质和弹性性质,计算结果与实验值具有较好的一致性.在压强为1,4和9 GPa时,NH_4ClO_4的晶体参数、键长和分子构型等均出现不连续变化,说明了在压强作用下结构发生变化.随着压强增加,氢键增多且作用增强,由分子内氢键向分子内和分子间的氢键转变;导带态密度峰值增加,电子局域性增强,晶体内N-H和Cl-O共价键作用增强,带隙增大,不同相变区域内带隙呈线性关系.0—15 GPa条件下NH_4ClO_4的弹性常数满足力学稳定性标准,采用Voigt-Reuss-Hill方法计算了体积模量B,剪切模量G和杨氏模量E,根据Cauchy压力和B/G值,说明NH_4ClO_4属于韧性材料,随着压强增加韧性增强.     

几种三元过渡金属碳化物弹性及电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论平面波方法研究了六方WC型Re_xW_1－xC(x=1, 0.25, 0.75, 0),Re_0.5Os_0.5C和Os_0.5W_0.5C的晶体结构、弹性和电子结构性质.研究发现Re_0.25W_0.75C晶体具有优异的弹性性能及稳定性,其剪切模量(312 GPa)超过了所有其他实验合成和     

MgNi2Bi4弹性和电子性质的第一性原理研究

Bi基化合物因其奇异的结构和物化性质备受科研人员关注MgNi₂Bi₄是实验上合成的一种新型泡利顺磁性层状金属材料,弱的层间相互作用表明它可能是一种潜在的二维材料本文利用第一性原理计算研究了块体和单层MgNi₂Bi₄材料的弹性和电子性质,结果显示块体MgNi₂Bi₄是一种具有复杂费米面的非磁延展性金属.小的解离能表明在实验上可能可以制备得到单层MgNi₂Bi₄,进一步计算表明单层MgNi₂Bi₄仍为典型的金属材料.我们对MgNi₂Bi₄材料弹性和电子结构的计算和分析有助于未来对该材料的进一步研究.     

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．     

第一性原理研究Mg2 Si同质异相体的结构、电子结构和弹性性质

在第一性原理框架下,采用赝势平面波方法研究了三种Mg₂Si同质异相体的晶胞结构、电子结构和弹性性质随压强的变化关系.研究发现,反萤石结构Mg₂Si、反氯铅矿结构Mg₂Si和Ni₂In型Mg₂Si分别在压强为0-7 GPa,7.5-20.2 GPa和21.9-40 GPa范围内能够保持结构稳定.计算获得了不同压强下Mg₂Si的弹性常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和各向异 关键词： 态密度 电子结构 弹性常数 第一性原理     

立方KCaF_3电子、弹性和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论和赝势平面波近似法计算研究了立方钙钛矿KCaF_3的弹性、电子和光学性质.基态时,KCaF_3平衡晶格常数、体积弹性模量和实验及其他计算值一致.根据Hooke定律和Christoffel方程,研究了KCaF_3弹性常数Cij、体积弹性模量B、各向同性波速和弹性各向性异性因子随压力的变化关系.从电子能带理论出发,计算得到了KCaF_3电子能带、态密度和Milliken电荷布居数,并对其电子性质进行了详细分析.结果显示:立方钙钛矿KCaF_3为直接带隙绝缘体材料,其禁带宽度为6.22 e V;电荷主要从Ca和K原子向F原子转移;立方钙钛矿KCaF_3属于纯粹的共价型化合物.同时,本文还计算研究了KCaF_3的光学介电函数、吸收系数、复折射率、能量损失谱和反射系数等光学性质.     

立方KCaF3电子、弹性和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论和赝势平面波近似法计算研究了立方钙钛矿KCaF3的弹性、电子和光学性质。基态时,KCaF3平衡晶格常数、体积弹性模量和其他计实验和算值一致。根据Hooke定律和Christoffel方程,研究了KCaF3弹性常数Cij、体积弹性模量B、各向同性波速和弹性各向性异性因子随压力的变化关系。从电子能带理论出发,计算得到了KCaF3电子能带、态密度和Milliken电荷布居数,并对其电子性质进行了详细分析。结果显示：立方钙钛矿KCaF3为直接带隙绝缘体材料,其禁带宽度为6.22eV;电荷主要从Ca和K原子向F原子转移;立方钙钛矿KCaF3属于纯粹的共价型化合物。同时,本文还计算研究了KCaF3的光学介电函数、吸收系数、复折射率、能量损失谱和反射系数等光学性质。     

高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质的第一性原理计算

 利用基于密度泛函的第一性原理,计算了高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质。计算结果表明：在压力作用下,TiN经历了从NaCl型结构到CsCl型结构的转变,转变压力为348 GPa;TiN的弹性系数随着压力的增加呈线性增加规律。此外,还给出了德拜温度和热容量这两个重要热力学量与温度和（或）压力的依赖关系。     

高压下固态Kr弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用密度泛函理论中平面波基矢,模守恒赝势结合局域密度近似以及广义梯度近似对固态Kr在高压下的结构以及弹性性质进行了研究, 通过计算发现弹性常数,Debye温度以及声速都随压力的增大而增大,所计算的弹性常数与实验和其他的理论符合的很好. 利用Debye模型得到了固态Kr的热力学性质, 熵随压力的增大而减小,随温度升高而升高;而定容热容C_v,定压热容C_p则随温度升高而升高,而且C_v在达到一定温度时趋于定值,所得的热力学性质和实验值是相符的．最后还预测了固态Kr在高压下的电子结构和光学性质, 计算结果表明随压力的增加固态Kr的前沿能带变窄,光吸收系数增大,吸收峰增宽,电子更容易发生跃迁,固态Kr有可能转化为半导体． 关键词： Kr 第一性原理 弹性常数 光学性质     

Theoretical calculations of structural,electronic, and elastic properties of CdSe_(1-x)Te_x:A first principles study

The plane wave pseudo-potential method was used to investigate the structural, electronic, and elastic properties of Cd Se_(1-x)Te_x in the zinc blende phase. It is observed that the electronic properties are improved considerably by using LDA + U as compared to the LDA approach. The calculated lattice constants and bulk moduli are also comparable to the experimental results. The cohesive energies for pure Cd Se and Cd Te binary and their mixed alloys are calculated. The second-order elastic constants are also calculated by the Lagrangian theory of elasticity. The elastic properties show that the studied material has a ductile nature.     

高压下MgS的弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(density functional theory)基础上的第一性原理赝势平面波方法, 计算研究了MgS晶体B2构型在不同压强下的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质. 计算结果表明, 在高压作用下, 该结构的导带能级有向高能级移动的趋势, 而价带能级有向低能级移动的趋势. 同时, 对照态密度分布图及高压下能级的移动情况, 分析了MgS B2构型在高压作用下的光学性质, 发现高压作用下, 吸收光谱发生了明显的蓝移.     

First principles studies on the electronic structures of LiMxFe1-xPO4 （M = Co, Ni and Rh）

The local crystal structures and electronic structures of LiMxFe1-xPO4 （M = Co, Ni, Rh） are studied through first-principles calculations. The lattice constants and unit cell volumes are smaller for the Co and Ni doped materials than for pure LiFePO4, while larger than for the Rh doped material. The local structures around M atoms in the doped materials are studied in details. The total density of states （DOS） and atomic projected DOS （PDOS） are all calculated and analysed in detail. The results give a reasonable prediction to the improvement of electronic conductivity through Fe-site doping in LiFePO4 material.     

C与Na掺杂AlN电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势法,计算了本征AlN,C-AlN,Na-AlN以及C-Na-AlN四种体系的电子结构和光学性质.得出结论：掺杂后各体系与本征AlN相比发生了晶格畸变,C-Na-AlN体系的结合能最小,体系最稳定.掺杂体系相比于本征AlN,禁带宽度都有不同程度的减小,导致电子在体系内跃迁时的概率增大,其中C-Na-AlN体系尤为明显,电子跃迁所需要的能量更小.掺杂后吸收带边发生了红移,拓宽了AlN体系对光的响应范围,增强了光吸收,并且C-Na-AlN体系在可见光区域内光吸收能力最强,在介电函数图的分析中可以得到,C-Na-AlN体系的介电常数最大,表明其电荷束缚能力最强,体系稳定性强,极化能力最好.     

Mn,Fe,Co掺杂GaAs电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对本征GaAs以及3d过渡金属Mn、Fe、Co单掺杂GaAs晶体的电子结构及其光学性质进行理论计算以及对比研究.计算结果表明:能带结构中三种掺杂体系均引入新的能级,能带条数增多,导带底与价带底顶向深能级移动,带隙减小;费米能级附近出现了杂质能级,导致掺杂体系光子能量位于0时介电函数虚部便有所响应,掺杂体系相较于本征体系的静介电常数有所提升;Mn、Fe、Co三种掺杂体系相较于本征体系在红外以及远红外区域吸收系数得到了明显的提升,其中Fe掺杂GaAs的光催化特性最好.     

C/SiC纳米管异质结电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对扶手椅型(4,4)和(6,6)及锯齿型(8,0)和(10,0)C/SiC纳米管异质结的电子结构进行了研究.结果表明两类异质结结构都表现为半导体特性.扶手椅型纳米管异质结形成了Ⅰ型异质结,电子和空穴都限制在碳纳米管部分.锯齿型纳米管异质结中价带顶主要分布在碳纳米管部分及C/SiC界面处,而导带底均匀分布在整个纳米管异质结上.这两种异质结结构在未来纳米器件中具有潜在的应用价值. 关键词： C/SiC纳米管异质结 第一性原理 电子结构     

Ⅳ族FCC晶体基态结构和电子性质第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似下,计算了Ⅳ族元素晶体的面心立方结构和电子性质.结果表明:Ⅳ族元素晶体的面心立方结构均可存在,面心立方结构Ge晶体的结合能最大,结构最稳定;面心立方结构C、Si、Ge和Sn的晶格常数分别为0.3509nm、0.4322nm、0.4225nm、0.4903nm,不随原子序数的增加而单调增加,是由面心立方锗晶体比面心立方硅晶体中电子云交叠小,产生的排斥较弱所导致的;面心立方结构C晶体是间接能隙为6.5e V的宽禁带半导体,面心立方结构Si晶体的导带和价带存在较小的交叠而呈现出半金属性,面心立方结构Ge和Sn的电子结构相似均表现为金属性,Ⅳ族元素面心立方结构晶体的电学性质由宽禁带半导体向金属转变.