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.     

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     

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.     

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.     

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.     

Ni掺杂MgF2电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT) 的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了过渡金属Ni不同比例（16.67%,12.5%,8.33%,6.25%）掺杂MgF2晶体的几何结构、电子结构和光学性质。通过对比发现,由于Ni原子的掺入, 体系的禁带宽度减小且能带中出现中间杂质带。另外, 介电函数虚部以及吸收光谱图中均出现双峰结构,结合前人的计算给出了详细的物理机制。上述现象,揭示了Ni掺杂MgF2 体系在光学元器件方面的潜在应用。     

Ni掺杂MgF2电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT) 的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了过渡金属Ni不同比例（16.67%,12.5%,8.33%,6.25%）掺杂MgF2晶体的几何结构、电子结构和光学性质。通过对比发现,由于Ni原子的掺入, 体系的禁带宽度减小且能带中出现中间杂质带。另外, 介电函数虚部以及吸收光谱图中均出现双峰结构,结合前人的计算给出了详细的物理机制。上述现象,揭示了Ni掺杂MgF2 体系在光学元器件方面的潜在应用。     

Effect of point defects on electronic and magnetic properties of single-layer SiO

Based on spin-polarised density functional theory calculations, we investigated the effect of point defects on electronic and magnetic properties of the single-layer (SL) asymmetric washboard silicon oxide (aw-SiO). The SL-aw-SiO is a counterpart of black phosphorene, and a new candidate of two-dimensional material family. This structure is dynamically and thermally stable and is a nonmagnetic semiconductor with a direct band gap. We found that single vacancy and divacancy give rise to significant change in the electronic and magnetic properties of SL-aw-SiO. The band gap of aw-SiO can be tuned by the substitution of Si atom instead of O atom, the antisite defect, the O atom vacancy and two atom vacancies. In addition, impurity states due to the defects can occur in the band continua and hence the band gap of aw-SiO is reduced. Having an integer magnetic moment, SL-aw-SiO upon Si vacancy and by substitution of O atom instead of Si atom may display half-metallic features.     

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     

Electronic and magnetic properties of Mn-doped ZnO: Total-energy calculations

Based on the spin generalized gradient approximation (σGGA) of the density functional theory (DFT), the structural, magnetic, and electronic properties of Mn-doped ZnO structure have thoroughly been investigated. It is found that the Mn atom prefers to substitute one of the Zn atoms, producing the energetically most stable configuration for the Mn-doped ZnO structure. Employing the Hubbard potential within the calculations suggests various changes and modifications to the structural, magnetic and electronic properties of the Mn-doped ZnO. Our calculations reveal that the local magnetic moment at the Mn site using the ordinary σGGA functional is 4.84 μ_B/Mn, which is smaller than that evaluated by including the Hubbard potential of 5.04 μ_B/Mn. Overall, the electronic band structure of the system, within the σGGA+U, is half-metallic, with metallic nature for the majority state and semiconducting nature for the minority state. Simulated scanning tunneling microscopy (STM) images for both unoccupied and occupied states indicate siginficant brightness on both Zn and Mn atoms and much brighter protrusions around the O atoms, respectively.     

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。     

MnTe电子结构和磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势投影缀加波方法, 对六种典型的二元晶体结构Rocksalt (RS), Cesiun-chloride (CC), Zinc-blende (ZB), Wurtzite (WZ), Iron-silicide (IS) 和Nickel-Arsenide (NA)的MnTe进行了计算研究. 通过比较六种结构的结合能, 确定了MnTe的基态结构是反铁磁的NA结构. 研究了这六种结构MnTe的电子结构、磁性, 并用Birch-Murnaghan状态方程拟合求得了各相结构的体弹性模量和相变压. 电子态密度表明, RS, CC和IS结构的MnTe为反铁磁导体, ZB, WZ和NA结构的MnTe均为反铁磁半导体.