GaN（1010）表面结构的第一性原理计算

用全势缀加平面波加局域轨道（APW＋lo）的方法计算了六方GaN及其非极性（1010）表面的原子及电子结构.计算出的六方GaN晶体结构参数：晶格常数和体积弹性模量与实验值符合得很好.用平板超原胞模型来计算GaN（1010）表面的原子与电子结构，结果表明表面顶层原子发生键长收缩并扭转的弛豫特性.表面阳离子向体内移动，趋向于sp2平面构形；而表面阴离子向体外移动，趋向于锥形的p3构形.弛豫后，表面实现由半金属性向半导体性的转变.并且，表面电荷发生大的转移，参与表面键的重新杂化，使得表面原子的离子性减弱共价性增强，认为这就是表面原子键收缩并旋转的原因.     

氢吸附金刚石（001）表面的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究氢吸附的金刚石（001）表面，计算了氢吸附金刚石表面构型.通过分析吸附前后空间电荷分布的变化，发现吸附H原子的金刚石（001）表面电荷向H原子转移，即表明氢吸附的金刚石表面带负电.分析了这种现象的微观机制，以及它对金刚石表面电学性质的影响. 关键词： 第一性原理计算 金刚石（001）面 表面吸附 电荷密度分布     

PbTe(001)表面原子几何结构和电子结构的第一性原理计算

用第一性原理的密度泛函理论计算了PbTe（001）表面的几何结构和电子结构.计算结果表明：PbTe（001）表面不发生重构，但表面几层原子表现出明显的振荡弛豫现象，其中第一、第二层间距减小4.5%，第二、第三层间距增加2.0%，并且表面层原子出现褶皱.表面带隙在X 点，带隙变宽，在基本带隙中不引入新的表面态，而导带底和价带顶附近等多处出现新的表 面共振态；弛豫后费米面处态密度很低，所以表面结构很稳定. 关键词： 密度泛函理论 表面几何结构 表面电子结构 PbTe     

Si2CN4(010)表面特性的第一性原理研究

应用第一性原理系统地研究了不同端面Si₂CN₄(010)模型的表面特性.通过3种可能表面模型解离能的比较,表明位于SiN层内的Si—NⅡ 键结合最强,而与碳二亚胺链状结构相连的Si—NⅠ 键结合最弱,因此易于形成以Si/NⅠ 键为端面的表面.文中还研究了弛豫前后表面的原子结构和电子特性,表面的NⅠ 原子容易形成新键,这是由于不饱和的NⅠ 原子在费米能级处有较高的态密度,电子结构不稳定,相反表面C原子状态较稳定,无明显的成键趋势. 关键词： 2CN₄')" href="#">Si₂CN₄ 表面 原子结构 电子结构     

Mg掺杂CuAlO2电子结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了CuAlO2晶体电子结构以及替位Mg杂质的特性。结果表明,Mg替代Al原子时形成受主杂质能级,而替代Cu原子时形成施主杂质能级;同时也计算了它们的形成能,发现前者是吸热反应,而后者是放热反应。另外,比较Mg替代Al与Mg替代Cu掺杂前后计算结果,发现前者费米能级变化不是很明显;而后者掺杂后费米能级明显向导带底移动。研究表明掺杂可改变CuAlO2的导电类型和电导强弱,此结果对实验具有很好的参考价值。     

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.     

H2O分子在Fe（100）, Fe（110）, Fe（111）表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理研究了H₂O分子在Fe（100）,Fe（110）,Fe（111）三个高对称晶面上的表面吸附.结果表明,H₂O分子在三个晶面上的最稳定结构皆为平行于基底表面的顶位吸附结构.H₂O分子与三个晶面相互作用的吸附能及几何结构计算结果表明H₂O分子与三个晶面的相互作用程度不同,H₂O分子与Fe（111）晶面的相互作用最强,其次是Fe（100）,相互作用最弱的是Fe（110）表面,而这与晶面原子 关键词： 第一性原理 Fe单晶表面 2O分子')" href="#">H₂O分子 分子吸附     

Al（111）与Ag（001）表面电子结构与稳定性的研究

采用ＬＭＴＯ－ＡＳＡ方法，对几种不同方法获得的不尽相同的Ａｇ（１１１）“稳定表面”的表面电子结构进行了系列对比研究，给出了这些不同表面弛豫结构的电子结构特性，根据表面能的大小，指出了最稳定表面结构应为单层向内弛豫表面，并对该类表面结构的电子结构特性作了分析和讨论。     

宽禁带半导体材料CuYO2的第一性原理研究

本文利用基于第一性原理的广义梯度近似方法分析研究宽禁带半导体材料CuYO2能带结构、晶格常数和态密度。计算结果表明,CuYO2的价带区主要由Cu的3d态和O的2p态构成,而导带区主要由Y的3d态组成。在进行+U修正之后,随着U参量的增加,CuYO2的价带区和导带区发生分裂,导带区中Y的3d主峰向高能区移动导致导带扩大,带隙也随之扩大,当U取值为3eV时导带底由L点转变为Γ点,表明+U计算主要修正CuYO2导带从而能较好的改进理论带隙值。     

α-SiC (1010)表面结构的第一性原理计算

用全势缀加平面波方法（FPLAPW）计算了α-SiC及其非极性（101^-0）表面的原子与电子结构。计算出的α-SiC晶体结构：晶格常量和体积弹性模与实验值符合得很好。用平板超原胞模型来计算α-SiC（101^-0）表面的原子与电子结构，结果表明表面顶层原子发生键长收缩并扭转的弛豫特性，表面阳离子Si,C向体内方向发生不同程度的位移。表面重构的机理为Si,C原子由原来的sp^3杂化方式退化为sp^2杂化，与其三配位异种原子近似以平面构型成键。另外，表面弛豫实现表面由半金属性至半导体性的转变。     

I掺杂金红石TiO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;(110)面的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了I掺杂金红石TiO₂（110）表面的形成能和电子结构,分析了不同掺杂位置的结构对TiO₂光催化性能的影响. 计算表明,氧化环境下I最容易替代掺杂表面五配位的Ti,而还原环境下最容易替代掺杂表面的桥位氧. I替位Ti或I替位O都能降低禁带宽度,可能使TiO₂吸收带出现红移现象或产生在可见光区的吸收,其中I替位桥位氧的禁带宽度最小. 吸收光谱表明,I掺杂不仅能提高TiO₂可见光响应,同时可增加紫外光的吸收能量,提高其可见光及紫外光下的光催化性能. 关键词： 第一性原理 I掺杂 2(110)')" href="#">金红石相TiO₂(110) 光催化     

NiTi(110)表面氧原子吸附的第一性原理研究

为了研究给定的NiTi的表面氧化过程,在保持体系中Ni和Ti原子总数相等的条件下,构建了一系列Ti原子在表面反位的c(2×2)-NiTi(110)缺陷体系,并利用第一性原理计算研究了氧原子在各种NiTi(110)反位缺陷体系的吸附行为以及表面形成能.计算结果表明:吸附氧原子的稳定性与表面Ti原子的富集程度有很大的关联性,体系表面Ti原子富集程度越高,氧原子吸附的稳定性越高;当覆盖度较高时,由于氧原子的吸附,可使Ni和Ti原子在表面出现反位.在富氧条件(μ_o≥-9.35 eV)下,氧原子在表面第1层中的全部Ni原子与第3层全部Ti换位的反位缺陷体系上的吸附最稳定,此时随着氧原子的吸附,表面上的Ti原子升高,导致向上膨胀生长形成二氧化钛层,且在其下方形成富Ni层,由此可合理地解释实验上发现NiTi合金氧化形成二氧化钛层的可能原因.     

First-principles study on anatase TiO2（101） surface adsorption of NO

In this paper, the stable structure and the electronic and optical properties of nitric oxide （NO） adsorption on the anatase TiO2 （101） surface are studied using the plane-wave ultrasoft pseudopotential method, which is based on the density functional theory. NO adsorption on the surface is weak when the outermost layer terminates on twofold coordinated oxygen atoms, but it is remarkably enhanced on the surface containing O vacancy defects. The higher the concentration of oxygen vacancy defects, the stronger the adsorption is. The adsorption energies are 3.4528 eV （N end adsorption）, 2.6770 eV （O end adsorption）, and 4.1437 eV （horizontal adsorption）. The adsorption process is exothermic, resulting in a more stable adsorption structure. Furthermore, O vacancy defects on the TiO2 （101） surface significantly contribute to the absorption of visible light in a relatively low-energy region. A new absorption peak in the low-energy region, corresponding to an energy of 0.9 eV, is observed. However, the TiO2 （101） surface structure exhibits weak absorption in the low-energy region of visible light after NO adsorption.     

First-principles study of the （001） surface of cubic PbHfO3 and BaHfO3

Using first-principles techniques,we investigate the(001) surfaces of cubic PbHfO3(PHO) and BaHfO3(BHO) terminated with both AO(A=Pb and Ba) and HfO2.Surface structure,partial density of states,band structure,and surface energy are obtained.The BaO surface is found to be similar to its counterpart in BHO.For the HfO2-terminated surface of cubic PHO,the largest relaxation appears on the second-layer atoms but not on the first-layer ones.The analysis of the structure relaxation parameters reveals that the rumpling of the(001) surface for PHO is stronger than that for BHO.The surface thermodynamic stability is explored,and it is found that both the PbO-and the BaO-terminated surfaces are more stable than the HfO2-terminated surfaces for PHO and BHO,respectively.The surface energy calculations show that the(001) surface of PHO is more easily constructed than that of BHO.     

有机半导体perylene和tetracene在Ag(110)表面上有序薄膜的结构与电子态研究

利用紫外光电子能谱(UPS)和低能电子衍射(LEED)对银(110)表面上perylene与tetracene的生长进行了研究.LEED的结果表明：一个分子单层的perylene在银(110)表面上会形成C(6×2)的有序结构；一个分子单层的tetracene，观察到的则是C(4×2)的有序结构.根据UPS的测量，与perylene分子轨道有关的4个特征峰分别位于Frimi能级以下35，48，64和85eV处，与tetracene分子轨道有关的4个特征峰的结合能分别为3．4，49，59和94eV.角分辨紫外光电子能谱(ARUPS)的测量表明，表面附近的perylene和tetracene分子平面平行于银衬底表面，tetracene分子的长轴可以确定沿［110］晶向. 关键词： 有机半导体材料 紫外光电子能谱 结构和电子结构     

五种SiO_2晶体原子和电子结构的第一性原理研究

α-石英、β-石英、α-方石英、β-方石英和超石英是自然界中SiO_2常见的五种晶型.本文利用第一性原理平面波赝势方法,系统计算了五种SiO_2晶体的体弹性模量、电荷密度、电子态密度,能带结构,并和可获得的实验进行了比较.α-英、β-石英和具有空间群F d3m结构的β-方石英显示间接的带隙,而α-方石英,超石英和具有空间群P2_13和I42d结构的β-方石英显示直接的带隙.五种晶型SiO_2的带隙宽度均大于5.5 eV,都是绝缘体.     

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.     

GaN(0001)表面电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势方法计算了(2×2)GaN(0001)清洁表面的能带结构、态密度、表面能、功函数和光学性质.发现弛豫后GaN(0001)表面的能带结构发生较大变化,表面呈现金属导电特性,导带底附近存在明显的表面态,在偶极矩的作用下表面电荷发生转移,Ga端面为正极性表面;计算获得了GaN(0001)表面的表面能和功函数分别为2.1J.m^-2和4.2eV;比较分析了GaN(0001)表面和体相GaN的光学性质,发现两者存在较大差异.     

tetracene 分子在Ru(1010)表面的吸附结构及其电子态研究

利用紫外光电子能谱(UPS)、角分辨紫外光电子能谱(ARUPS)和扫描隧道显微镜(STM)等方法研究了tetracene分子在Ru(1010)表面上吸附的电子态，吸附位置和吸附取向.UPS实验显示，与tetracene分子有关的光电子谱峰在费米能级以下2.1, 3.5, 4.8, 6.0, 7.1和9.2 eV处；ARUPS 结果表明，tetracene分子的分子平面基本平行于衬底表面；从STM图像中可以看到tetracene分子的长轴沿［0001］和［1210］两个晶向.基于密度泛函理论的从头算计算证实了上述结论.当分子长轴沿［0001］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“短桥位”上，当分子长轴沿［1210］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“四原子中心空位”上. 关键词： tetracene分子 Ru(1010)表面 吸附结构 吸附电子态     

First-principles calculation of point-defective structures of B2-NiSc intermetallics

A pseudo-potential plane-wave method based on first principles was used to calculate the physical parameters of B2-NiSc intermetallics and the geometrical, energetic, and electronic structures of point defects. The possible types of point defects in B2-NiSc intermetallics were analyzed and predicted by comparing the formation enthalpy and formation energy for different kinds of point defect structures. The results show that Ni vacancy defects and Ni anti-position defects are the main point defects in the B2-NiSc intermetallics, and that these point defects emerge as double vacancy defects or double anti-position defects. When the double Ni atoms at Sc sites are in the first nearest neighborhood, the point defect structures are found to be the most stable. An analysis of the electronic structure of NiSc point defects shows that the Ni anti-position defect is more stable than the Sc vacancy defect in the Ni-rich alloy, and the Ni vacancy defect is more stable than the Sc anti-position defect in the Sc-rich alloy. These results are consistent with the energy calculation. Through analysis of C₁₁–C₁₂, G/B and Poisson's ratio, it was found that the Ni_Sc point defect has little effect on crystal plasticity, and that the V_Ni point defect improves crystal plasticity.