Half-Heusler合金Cu1-xFexMnSb的电子结构和反铁磁-铁磁相变

基于密度泛函理论（DFT）,使用局域密度近似（LDA）研究了Heusler合金Cu1-xFexMnSb的电子结构和反铁磁-铁磁相变。研究发现,两种磁状态下的合金晶格常数随掺杂浓度x变化很好地满足Vegard定理。当x>0.5时,铁磁态合金的总磁矩很好地符合SP规律,然而当x<0.5时,却发生了明显的偏离。由于整个体系存在RKKY和超交换磁耦合的竞争,因而在x=0.25时,我们观察到了独特的反铁磁—铁磁相变。进一步的态密度分析发现,Cu的掺杂浓度可以有效调整铁磁态合金的费米面位置,并且反铁磁态合金由于不同自旋方向的Mn原子的分波态密度相互补偿,总态密度形成了几乎完全对称的自旋向上带和自旋向下带。     

铁基Heusler合金Fe2Co1-xCrxSi的结构、磁性和输运性质的研究

基于多种实验手段和能带计算的方法, 对四元合金Fe₂Co_1-xCr_xSi的晶体结构、 磁性、输运性质及能带结构进行了研究. 研究发现, 随着Cr的增加, 合金Fe₂Co_1-xCr_xSi保持了高度有序结构, 逐渐从Hg₂CuTi结构的Fe₂CoSi 过渡到L2₁结构的Fe₂CrSi; 由于次晶格网络的破坏, 居里温度逐渐下降; 系列合金的分子磁矩呈现线性下降, 符合半金属特性; 剩余电阻比率与原子占位有序程度密切相关, 呈现两端大、 中间小的特点. 在Cr替代Co的过程中, 材料半金属能隙逐渐打开, 表现半金属特征. 同时费米能级从Fe₂CoSi半金属能隙的价带顶上移至Fe₂CrSi能隙的导带底. 最大的能隙宽度出现在x= 0.75处, 这表明四元合金有可能成为具有更高自旋极化率和更强抗干扰能力的自旋电子学材料.     

密度泛函理论研究Nin,Ni±n(n=1~5)团簇的结构和电子性质简

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了中性及带电Ni小团簇的基态几何结构和电子结构特性.对中性Nin(n=1~5)团簇,除去一个电子对基态几何结构所引起的变化相比增加一个电子所引起的影响要更加明显.n=4时,Ni+4,Ni4以及Ni-4较之相邻个体具有较大的能隙,但在所讨论的尺寸范围内,没有找到幻数结构.随着原子数的递增,Ni+n,Nin,Nin(n=1~5)团簇体系的磁矩总体呈上升趋势,值得关注的是:添加一个电子能够显著增强中性体系的磁性.讨论了与实验结论符合较好的绝热电子亲和能(AEAs)以及绝热离化势(AIPs).     

AunLa(n=1~8)团簇的密度泛函研究简

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法,在LANL2DZ基组水平上研究了Aun La(n=1~8)团簇的几何结构.计算并讨论了基态结构稳定性及电子性质.结果表明,当n=3-8时,基态结构均为三维结构且La原子趋向与更多的Au原子结合.团簇二阶能量差分,能隙和化学硬度计算结果显示除了AuLa外,具有偶数数目的团簇比奇数数目的团簇具有更好的稳定性,其中,Au3La团簇的稳定性相对较好.     

Pdn(n=1~9)团簇的结构及磁性的第一性原理计算简

采用密度泛函理论中的广义梯度近似泛函BPW91和三参数杂化密度泛函B3LYP对Pdn(n=1~9)团簇的结构、稳定性和磁性进行了详细的计算.两种泛函得到了相同的稳定结构,除n=3、4外,两种方法得到的基态结构是完全一致的,但在n=3、4时用三参数杂化密度泛函B3LYP得到的基态结构与文献[8,9,23]的相同.两种方法得到的平均配位数和平均键长有相似的变化规律,总体上随团簇尺寸的增大而增大,n=2~5时,增幅较大,n=5~9时,增幅较小.两种方法得到团簇能量的二阶差分、分裂能在n=4时均有较大的值,说明相对应的团簇具有较高的稳定性、较低的化学活性.两种方法得到团簇的平均每原子磁矩随团簇尺寸的增大有逐渐减小的趋势,个别团簇有振荡.结果表明两种泛函都可以描述团簇结构、稳定性和磁性的演变规律,但B3LYP泛函可以更加精确地描述Pdn团簇的结构演化.     

TaC和Ta2C结构稳定性、电子结构及力学性能的研究简

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对TaC和Ta2C的结构及结构稳定性、电子结构和力学性能进行了系统地分析和研究.研究结果表明:TaC的最稳定结构为岩盐构型(RS-TaC),而Ta2C在零压下的最稳定结构为C6-Ta2C,随着外压力的增大,在23.5GPa处最稳定结构转变为L′3-Ta2C.同时还计算分析了TaC和Ta2C稳定结构的电子结构特征,解释了该材料具有优异力学性能的微观机制,并计算分析了外压力对其力学性能的影响.     

HCOOH在Pd-Fe(111)(nPd∶nFe=1∶1)表面吸附的密度泛函理论研究简

采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,对HCOOH在Pd(111)表面top,fcc,hcp,bridge四个吸附位和Pd-Fe(111)表面Pd-top,Fe-top,PdPd-bridge,PdFe-bridge,FeFe-bridge,Pd2Fehcp,PdFe2-hcp,Pd2Fe-fcc,PdFe2-fcc等9个吸附位的13种吸附模型进行了能量计算、构型优化,得到了HCOOH较有利的吸附位;并对清洁表面进行能带分析.结果表明:掺杂Fe后,Pd催化剂对HCOOH催化活性增强;HCOOH在Pd(111)表面的最稳定吸附位fcc的吸附能是-41.8kJ·mol-1,在Pd-Fe(111)表面的最稳定吸附位Pd2Fe-hcp的吸附能是-126.5kJ·mol-1,而且HCOOH在金属表面属于化学吸附.     

Ga掺杂ZnS的电子结构和光学性质简

本文基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,对ZnS闪锌矿结构掺入杂质Ga体系进行结构优化处理.计算了该体系下ZnS材料的电子结构和光学性质.详细分析了其平衡晶格常数、能带结构、电子态密度分布和光学性质.结果表明:由于杂质Ga的引入,ZnS体系体积略有膨胀,并在费米面附近出现了深施主能级,单纯的通过Ga掺杂来实现低阻n型ZnS材料较为困难;由于杂质能级的引入,整个介电峰向低能方向偏移,电子在可见光区的跃迁显著增强.     

Co50Fe25-xMnxSi25系列合金的结构、磁性和半金属性研究

利用实验和能带计算相结合的方法,对介于两种预期的半金属Heusler合金Co₂FeSi和Co₂MnSi间的四元合金Co₅₀Fe_25-xMn_xSi₂₅的晶体结构、磁性、能带结构和半金属性进行了研究.采用考虑库仑相互作用的的广义梯度近似方法计算了系列合金的能带结构,通过与实验结果进行对比,揭示了成分变化过程中合金分子磁矩及原子磁矩的变化规律.研究发现,关键词：磁性半金属Heusler合金     

PbnSn(n=1～19)合金团簇的结构稳定性及其半导体-金属性转变

基于密度泛函理论(DFT),采用广义梯度近似(GGA)计算了PbxSn(n=1～19)合金团簇的结构演化、结合能和电子结构.结果表明Sn原子的掺杂增强了Pbn团簇的稳定性,其碎裂行为也很好地符合了已有的实验结果.随着PbnSn合金团簇尺寸的增加,其几何结构由类似于密堆积构型向松散构型演化,具体的转变尺寸为总原子数N=14.PbnSn团簇的HOMO-LUMO能隙呈现出先增加后降低的趋势,在6原子时达到最大值1.6 eV,表现出显著的半导体性质和尺寸依赖.当N≥7时,能隙振荡减小,呈现出微弱的半导体性向金属性的转变行为.     

CrO2块体及其(0 0 1)和(1 0 0)表面的电子结构和磁性质

基于密度泛函理论的第一性原理计算,我们研究了CrO2块体以及其(1 0 0)和(0 0 1)表面的磁性和电子结构。CrO2(1 0 0)表面中表面层Cr原子向内收缩,而(0 0 1)表面中的表面层Cr原子却向外伸展;越往内层,原子驰豫幅度越小。由于表面效应。表面层原子的磁矩有了大幅的提升,其中(1 0 0)表面中表面层Cr原子的磁矩最高,为3.03μB。电子结构计算表明,CrO2 (1 0 0)和(0 0 1)表面均保持了块体中良好的半金属性,并且半金属带隙在(1 0 0)表面中受到了进一步的拓宽,因此具有更稳定的半金属性     

LiMgPbSb型四元Heusler合金CoFeTiSb的半金属性及其无序效应

基于密度泛函理论的GGA计算,我们研究了LiMgPbSb型Heusler合金CoFeTiSb电子结构,发现CoFeTiSb在费米面处存在100%的自旋极化率,并且具有2μB的原胞总磁矩.此外,我们考虑了Co-Fe、Co-Ti和Fe-Ti交换无序对CoFeTiSb合金电子结构的影响,发现这三种交换无序均使得CoFeTiSb完全丧失了半金属性,在Co-Fe交换无序下,CoFeTiSb合金具有85%的自旋极化率,而在Co-Ti无序下,CoFeTiSb合金的自旋极化率只有5%.     

CrO_2块体及其(001)和(100)表面的电子结构和磁性质

基于密度泛函理论的第一性原理计算,我们研究了CrO_2块体以及其(100)和(001)表面的磁性和电子结构.CrO_2(100)表面中表面层Cr原子向内收缩,而(001)表面中的表面层Cr原子却向外伸展;越往内层,原子驰豫幅度越小.由于表面效应.表面层原子的磁矩有了大幅的提升,其中(100)表面中表面层Cr原子的磁矩最高,为3.03μB.电子结构计算表明,CrO_2(100)和(001)表面均保持了块体中良好的半金属性,并且半金属带隙在(100)表面中受到了进一步的拓宽,因此具有更稳定的半金属性     

反Heusler合金Ti_2Ru_(1-x)Fe_xSn半金属磁性的第一性原理研究

本文基于第一性原理,通过对反Heusler合金Ti_2RuSn的Y位进行Fe元素掺杂,来探究其掺杂前后的相关特性及掺杂机理,以便寻求半金属性更稳定的Heusler合金材料,为后续相关理论研究及实验提供一定参考.在掺杂过程中随着Fe元素掺杂浓度的增加,反Heusler合金Ti_2RuSn的半金属性并未受到破坏,其带隙反而随掺杂浓度逐渐变宽,从未掺前的0.451 eV展宽到了全掺杂的0.711 eV.为分析掺杂体系的稳定性,我们计算了它们相对于理想反Heusler合金Ti_2RuSn块体的形成能,结果表明,对反Heusler合金Ti_2RuSn的Y位进行Fe元素掺杂可以展宽其带隙,并且掺杂浓度越低,体系相对较容易形成.     

第一性原理研究反Heusler合金Ti2RuSn的Y位Rh掺杂效应

本文基于第一性原理计算方法,通过对具有半金属性的反Heusler合金Ti2RuSn的Y位进行多d电子掺杂,来探究其掺杂前后的相关特性及掺杂机理,以便寻求半金属性更稳定的Heusler合金材料,为后续相关理论研究及实验提供一定参考。在掺杂过程中随着Rh元素掺杂浓度的增加,反Heusler合金Ti2RuSn的磁性呈线性增加,由未掺前的2μB增加到全掺时的3μB,同时其半金属性并未受到破坏且其带隙在逐渐变宽。在掺杂浓度为75%时,掺杂体的带隙宽度由未掺前的0.45 eV展宽到0.54 eV,同时费米面被调节到带隙中部靠上位置,这说明化合物Ti2Ru0.75Rh0.75Sn较未掺杂前具有相对稳定的半金属性。为分析掺杂体系的稳定性,我们计算了它们的相对形成能,结果表明,在掺杂浓度范围内,体系的形成能都为负值,并且掺杂浓度越高,其值越低。这说明反Heusler合金Ti2RuSn容易受到掺杂元素Rh的影响,并且大浓度的Rh掺杂可以有效地调节反Heusler合金Ti2RuSn的电子结构及能带结构,得到稳定性更好,使用性能及实用性更高的Heusler合金化合物。     

杀草强分子的拉曼光谱的密度泛函理论研究

本文采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP杂化泛函,6-31++g(d,p)(C,H,N)和LanL2DZ(Ag)基组下对杀草强分子及其Ag复合物的结构进行了优化;通过频率计算,获得了杀草强分子及其Ag复合物的拉曼光谱,并利用势能函数分布(PED)对拉曼光谱进行了指认,结合SERS光谱推测了杀草强和增强基底之间的吸附方式;采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory,TDDFT)对杀草强分子和杀草强分子-Ag复合物进行了激发态的分析计算。     

(PbSn)n (n=1~10)合金团簇稳定性及金属性的理论研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理研究了合金团簇(PbSn)n (n=1~10)的稳定性及金属性。结果显示：同比例铅锡合金团簇具有与单质铅、锡团簇相同的幻数尺寸,但结构特点却与单质团簇不同,铅、锡原子间首先各自形成单质团簇,然后再结合成合金团簇,且表现出松散型与密堆积型的有机结合。另外,(PbSn)n (n=1~10)团簇构型在N=14处发生突变：类似于密堆积构型向层状转变,同时HOMO-LUMO能隙具有先增大后减小的趋势,并出现微弱的半导体向金属转变的行为,而且团簇原子总数为20的HOMO-LUMO能隙较相同尺寸单质团簇的还低,说明合金团簇具有比单质团簇更好的导电性。     

(PbSn)n(n=1～10)合金团簇稳定性及金属性的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究了合金团簇(PbSn)n(n=1～10)的稳定性及金属性.结果显示:同比例铅锡合金团簇具有与单质铅、锡团簇相同的幻数尺寸,但结构特点却与单质团簇不同,铅、锡原子间首先各自形成单质团簇,然后再结合成合金团簇,且表现出松散型与密堆积型的有机结合.另外,(PbSn)n(n=1～10)团簇构型在N=14处发生突变:类似于密堆积构型向层状转变,同时HOMO-LUMO能隙具有先增大后减小的趋势,并出现微弱的半导体向金属转变的行为,而且团簇原子总数为20的HOMO-LUMO能隙较相同尺寸单质团簇的还低,说明合金团簇具有比单质团簇更好的导电性.     

PbnSn(n=1-19)合金团簇的结构稳定性及其半导体—金属性转变

基于密度泛函理论（DFT）,采用广义梯度近似（GGA）计算了PbnSn(n=1-19)合金团簇的结构演化、结合能和电子结构。结果表明Sn原子的掺杂增强了Pbn团簇的稳定性,其碎裂行为也很好地符合了已有的实验结果。随着PbnSn合金团簇尺寸的增加,其几何结构由类似于密堆积构型向松散构型演化,具体的转变尺寸为总原子数N=14。PbnSn团簇的HOMO-LUMO能隙呈现出先增加后降低的趋势,在6原子时达到最大值1.6eV,表现出显著的半导体性质和尺寸依赖。当N≥7时,能隙振荡减小,呈现出微弱的半导体性向金属性的转变行为。