Ba8Si46、Ba8Au6Si40和Ba8Cu6Si40电子特性的研究

布局分析和态密度结果均表明,Ba8Si46　化合物中Ba原子6s轨道上电子一部分向5d轨道转移,另一部分向笼上Si原子3p轨道转移.对于Ba8Au6Si40、Ba8Cu6Si40分析结果表明,由于Cu (Au) 向Si转移部分电子,导致了Cu (Au)-6c与Si-24k原子间成键由共价键趋向离子键.带结构的分析表明三者均为弱金属,其中Ba8Cu6Si40和Ba8Au6Si40的导电能力更强一些.     

Ba8Ga16Si30与Sr8Ga16Ge30电子特性和热性质的研究

采用基于密度泛函理论和平面波赝势技术的CASTEP程序计算了笼状化合物Ba8Ga16Si30与Sr8Ga16Ge30的电子结构,并以此为基础进一步研究了它们的热性质。态密度和布居分析显示,Ba8Ga16Si30中笼上原子间成键趋于共价性,Sr8Ga16Ge30中笼上原子间成键趋于离子性,可以认为Ba8Ga16Si30的稳定性比Sr8Ga16Ge30强。带结构显示Ba8Ga16Si30与Sr8Ga16Ge30均为金属。热性质研究中提出一个新的模型,模型中认为Ba8Ga16Si30的笼内Ba原子和笼上Ga原子做爱因斯坦振荡,笼上Si原子做德拜运动,这种模型能够更好地描述Ba8Ga16Si30的热导。     

Au和3d过渡金属元素混合团簇结构、电子结构和磁性的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了Au与3d过渡元素构成的混合小团簇的结构、稳定性、电子结构及磁性,得到了Au与3d过渡元素构成的混合小团簇的稳定结构.计算结果表明,Au与3d元素可形成大量的低能异构体,特别是有些异构体在结构上极相近,这不同于共价或离子键类型的团簇.与纯过渡金属团簇类似,这类团簇也表现出复杂的磁性.过渡金属元素的磁矩相比体材料而言既有增强的、也有减弱的,与轨道的交换劈裂密切相关.对于基态构型,AuCr₂,Au₂Cr_{2关键词： 密度泛函理论 第一性原理方法 团簇 电子结构}     

Cu低维体系的结构和电子性质

基于密度泛函理论，选择generalized gradient approximation(缩写为GGA)交换作用势，使用自洽场全势的线性缀加平面波方法，计算了Cu原子组成的5种不同体系，包括面心立方晶体，两种原子面和两种原子链.结果显示，平面正六边形晶格要比正方形晶格从能量上更加稳定，原子最近邻距离稍长；而平面锯齿形原子链与直线形原子链相比也有类似的计算结果.计算还发现，锯齿形原子链中的电子态密度表现异常，能带出现间隙.另外，对比不同体系的态密度和结构，分析了量子限制和原子构型对体系电子性质的影响. 关键词： 原子链 电子结构 平面波方法 密度泛函理论     

Mg，Cu 掺杂CdS电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理的平面波超软赝势方法,对闪锌矿结构CdS晶体及CdS:M（M=Mg, Cu）的几何结构、能带结构、电子态密度、集聚数和电荷密度分布进行了研究.对掺杂后体系的几何结构进行了优化计算,发现Mg和Cu原子掺入CdS后晶格常量均减少,晶格发生畸变.在此基础上研究了掺杂对体系电子结构的影响.结果表明,Mg,Cu掺入CdS都能提供较多空穴态,形成p型电导,并且Cu较Mg是更好的p型掺杂剂. 关键词： 密度泛函理论 电子结构 p型掺杂     

ZnTe结构相变、电子结构和光学性质的研究

运用密度泛函理论体系下的投影缀加波方法, 对闪锌矿和朱砂相结构的ZnTe在高压下的状态方程和结构相变进行了研究, 并分析了相变前后的原胞体积、电子结构和光学性质. 结果表明: 闪锌矿结构转变为朱砂相结构的相变压力为8.6 GPa, 并没有出现类似材料高压导致的金属化现象, 而是表现出间接带隙半导体特性. 相变后, 朱砂相结构Zn和Te原子态密度分布均向低能级方向移动, 带隙变小; 轨道杂化增强, 更有利于Te 5p与Zn 3d间的电子跃迁, 介电常数虚部主峰明显增强, 但宏观介电常数不受压力的影响.     

四角晶相HfO2(001)表面原子和电子结构研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论研究了四角晶相二氧化铪(t-HfO2)体相及其(001)表面的原子几何与电子结构.理论计算结果表明,t-HfO2(001)表面不会产生重构现象.与体相电子结构相比, t-HfO2(001)表面态密度明显高于体相态密度.其次,表面原子的态密度更靠近费米能级(EF),价带往低能量处移动,并有表面态产生.计算结果表明了t-HfO2表面禁带宽度明显低于体相的禁带宽度. t-HfO2(001)的表面态产生以及表面禁带宽度减小是由于Hf原子与O原子的配位数减少,表面原子周围的环境发生变化而引起的.     

ComBn(m+n≤6)团簇的结构，电子特性和磁性研究

基于密度泛函理论和卡里普索结构预测方法,系统研究了ComBn(m+n≤6)团簇的结构,电子特性和磁性。首先,通过卡里普索结构预测方法获得了体系的基态和亚稳态结构。基于基态结构,利用HOMO-LUMO能隙,垂直电离势,垂直电子亲和势和化学硬度分析了掺杂体系的稳定性。最后,研究了基态结构对应的自然布局分布,自然电子组态等电子特性和磁性。     

H20@C80F60结构稳定性和电子性质的密度泛函研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)方法中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA),对H20@C80F60结构稳定性和电子性质进行了计算研究.结果表明： H20@C80F60的反应热为236.73eV,大于H20@C80H60的反应热,同时它具有一个3.57eV的较大能隙,说明H20@C80F60具有良好的稳定性．电子结构分析表明：H20@C80F60的最低未占据轨道主要由H原子贡献,而最高占据轨道主要由C原子和F原子贡献,H20@C80F60得电子能力较H20@C80H60有了显著增强．此外,H20@C80F60与H20@C80H60类似,都为闭壳层结构,所有电子均配对,表现为非磁性．     

高压下氧化镉弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究

 运用基于密度泛函理论的平面波赝势方法（PWP）,计算研究了氧化镉NaCl结构（B1结构）和CsCl结构（B2结构）在不同压力条件下的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质。交换关联能分别采用广义梯度近似（GGA）和局域密度近似（LDA）。通过比较计算和实验得到的晶格常数和体模量不难发现,LDA的计算结果更符合实验值。在高压的作用下,两种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,因此直接带隙变大。同时,对照态密度分布图及高压下能级的移动情况,分析了CdO两种结构在高压作用下的光学性质。     

Zn掺杂P型Ba8Ga16ZnxGe30-x笼合物的合成及热电性能

用熔融法结合放电等离子烧结方法合成了Zn掺杂单相p型Ge基Ⅰ型笼合物Ba8Ga16ZnxGe30-x(x=3,4,5,6),探索Zn取代Ge对其热电性能的影响规律,结果表明:所制备的Ba8Ga16ZnxGe30-x化合物为p型传导,随Zn取代量x的增加,化合物室温载流子浓度Np逐渐增加,室温载流子迁移率μH和电导率逐渐降低.在所有试样中,Ba8Ga16Zn3Ge27化合物的Seebeck系数α在300—870K内始终最大,温度为300K时Seebeck系数为234μV/K,在700K附近达295μV/K.化合物的热导率随Zn取代量x的增加而降低.Ba8Ga16Zn3Ge27化合物在806K最大ZT值达0.38.     

Zn掺杂p型Ba8Ga16ZnxGe30－x笼合物的合成及热电性能

用熔融法结合放电等离子烧结方法合成了Zn掺杂单相p型Ge基Ⅰ型笼合物Ba₈Ga₁₆Zn_xGe_30-x(x=3, 4, 5, 6)，探索Zn取代Ge对其热电性能的影响规律，结果表明：所制备的Ba₈Ga₁₆Zn_xGe_30-x化合物为p型传导，随Zn取代量x关键词： p型笼合物 合成 热电性能     

I型锗基笼合物Ba8Ga16-xSbxGe30的合成及热电性能

用高温熔融结合放电等离子烧结（SPS）方法合成了Sb掺杂的单相n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物，探索了Sb对Ga的取代对其热电性能的影响规律．研究结果表明：随着Sb取代分数x的增加，Seebeck系数逐渐降低，Seebeck系数峰值对应的温度向低温方向偏移．电导率随着x的增加先增大后减小，当x=2时达到最大值．Sb取代Ga后对化合物的热性能有较大影响，其热导率和晶格热导率都有不同程度的降低．在所有n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物中，Ba8Ga14Sb2Ge30化合物的ZT值最大，在950K左右其最大ZY值达1．1．     

Ⅰ型锗基笼合物Ba8Ga16-xSbxGe30的合成及热电性能

用高温熔融结合放电等离子烧结(SPS)方法合成了Sb掺杂的单相n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物,探索了Sb对Ga的取代对其热电性能的影响规律.研究结果表明随着Sb取代分数x的增加,Seebeck系数逐渐降低,Seebeck系数峰值对应的温度向低温方向偏移.电导率随着x的增加先增大后减小,当x=2时达到最大值.Sb取代Ga后对化合物的热性能有较大影响,其热导率和晶格热导率都有不同程度的降低.在所有n型Ba8Ga16-xSbxGe30化合物中,Ba8Ga14Sb2Ge30化合物的ZT值最大,在950 K左右其最大ZT值达1.1.     

Zn掺杂n型笼合物Ba8Ga16-2xZnxGe30+x的热电传输特性

用高温熔融结合放电等离子烧结法制备了Zn掺杂单相n型Ba8Ga16-2xZnxGe30 x笼合物,探索了Zn对Ga的取代对其热电传输特性的影响规律.研究结果表明,n型Ba8Ga16-2xZnxGe30 x化合物的电导率随着x的增加逐渐增大,Seebeck系数随着x的增加而逐渐减小.当Zn完全取代Ga时,Ba8Zn8Ge38化合物的电导率反而急剧下降,Seebeck系数显著增大.Ba8Ga16-2xZnxGe30 x化合物的载流子迁移率随着温度的升高而降低,当Zn掺杂后,化合物的载流子迁移率有一定的增加,随着x的增加而逐渐增大.Ba8Ga16-2xZnxGe30 x化合物的热导率和晶格热导率变化规律类似,随着x的增加先减小后增大.在所有n型Ba8Ga16-2xZnxGe30 x笼合物中,Ba8Ga8Zn4Ge34化合物的ZT值最大,在1000 K时其最大ZT值达0.85.     

Cu、Ag和Au掺杂AlN的电磁性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波超软赝势法,研究了Cu、Ag、Au掺杂AlN的晶格常数、磁矩、能带结构和态密度。电子结构表明,Cu、Ag、Au的掺杂使在带隙中引入了由杂质原子的d态与近邻N原子的2p态杂化而成的杂质带,都为p型掺杂,增强了体系的导电性。Cu掺杂AlN具有半金属铁磁性,半金属能隙为0.442eV,理论上可实现100%的自旋载流子注入;Ag掺杂AlN具有很弱的半金属铁磁性;而Au掺杂AlN不具有半金属铁磁性。因此,与Ag、Au相比,Cu更适合用来制作AlN基稀磁半导体。     

First-principles calculations of electronic,optical and elastic properties of Ba2MgWO6 double perovskite

The structural, electronic, optical and elastic properties of the cubic double perovskite Ba₂MgWO₆ were calculated using the ab initio plane wave method and compared with the available experimental data. The pressure effects were modeled by optimizing the crystal lattice structure and calculating the band gap at elevated hydrostatic pressures. The calculated values of the relative change of a unit cell volume with pressure are in excellent agreement with the recent experimental measurements [S. Meenakshi et al, J. Phys. Chem. Solids 72 (2011) 609]. The pressure coefficients of the lattice constant and the WO, MgO, BaO bonds variations were all evaluated. Elastic anisotropic properties were analyzed by calculating all independent components of the elastic constants tensor; the greatest and the smallest values of the Young's moduli were determined.     

Si6X(X=Cu,Ag,和Au)团簇多激子产生的从头算研究

利用对称性组态相互作用理论（SAC-CI）和LANL2DZ基组研究Si₆X（X=Cu、Ag和Au）团簇的多激子产生（MEG）.在团簇的MEG计算之前,基于密度泛函理论和全电子基组DZP-DKH,对团簇的几何结构进行优化并且经过频率分析确认团簇的能量稳定性.结果表明：多激子的主导成分是双激子,这些团簇的MEG都出现在可见光范围内,团簇的MEG强的部分在紫外线范围内,为利用MEG制备光俘获材料提供信息.