Y3Al5O12的热输运性质的第一性原理研究

基于密度泛函微扰理论（DFPT）结合模守恒赝势方法进行晶格动力学模拟.得到了钇铝石榴石（YAG）的声子态密度、分波声子态密度和声子的色散谱.利用第一Brillouin区的特殊点取样方法,计算了YAG的比热容和布局数平均的声子群速度.在非谐相互作用下,利用Fermi黄金公式结合第一Brillouin区的特殊点取样方法,得出了YAG非谐声子平均自由程.综合考虑了两种声子散射机制,得到了YAG陶瓷的热导率.结果表明,对于YAG陶瓷,在低温时,晶界散射将对热阻起主要作用;在高于一定温度时,三声子相互作用对热阻的贡献将占主导地位.同时也从理论上证明了Sato等提出的在室温以上,YAG陶瓷与单晶的热导率的差异可以忽略的观点.所得到的热导率、比热容随温度的变化与实验结果很好地符合.     

0.5NdAlO3-0.5CaTiO3电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理密度泛函理论的平面波赝势方法,对0.5NdAlO₃-0.5CaTiO₃晶体进行结构优化,并对其能带结构,态密度和光学性质进行了理论计算.结构优化后晶格参数与实验数据相符合,误差小于1%;能带计算结果表明0.5NdAlO₃-0.5CaTiO₃为间接带隙,带隙值为0.52eV;费米面附近的能带由Nd-4f,O-2p,Nd-4p,Al-3p,Ti-4d层的电子态密度确定.同时也计算了该结构的介电函数,反射率和复折射率等光学性质.     

LiAl5O8高压相变研究

 运用金刚石压砧同步辐射X射线衍射,对尖晶石结构的LiAl₅O₈进行了高压原位研究。实验发现：在高压下,一组LiAl₅O₈的新相衍射峰出现,随着压力的增加,其新相衍射峰逐渐增强,当压力增加到45.0 GPa时,LiAl₅O₈的低压相衍射峰全部消失,而形成了一组高压新相衍射峰。采用指标化程序对衍射数据进行处理和分析,确定这一高压新相为正交晶系结构,其晶胞参数为a=0.995 9 nm,b=0.644 7 nm,c=0.333 4 nm ,空间群为Pmm2。     

Gd3Ga5O12:Ag薄膜电致发光材料的制备及其发光性质

研究了Gd₃Ga₅O₁₂:Ag材料的制备及其发光性质.Gd₃Ga₅O₁₂:Ag材料通过固相反应法制得,采用X射线衍射法分 析了材料的结晶度及成分.用电子束蒸发将该材料制备成交流的薄膜电致发光器件,得到了 较好的蓝紫色发光,发光峰分别位于397和467nm.通过对材料的光致发光和激发光谱的研究 和比较,得出397和467nm分别来自于氧空位和Ag⁺的发光.     

Ca3Sc2Si3O12:Ce3+的第一性原理研究

对Ca₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce³⁺共掺杂N^3-、Sc³⁺、Mn²⁺、Mg²⁺和Na⁺进行第一性原理计算,研究不同的电荷补偿对发光中心Ce³⁺的影响．首先利用密度泛函理论构建超晶胞模型对Ce³⁺周围的局部结构进行了优化,然后通过CASSCF/CASPT2 RASSI-SO计算得到Ce³⁺的4f→5d跃迁能量．计算数据与实验光谱相吻合．实验光谱中的一个未知峰值理论分析确认是Sc³⁺替代Si⁴⁺导致的．     

UO2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用局域自旋密度近似 (LSDA)和有效库仑相关能 (U) 方法研究了UO₂的晶格参数、能带结构和光学常数. 计算得到的UO₂晶体的晶格常数为5.40 ?,带隙宽度为1.82 eV,正确预测了UO₂的反铁磁性半导体基态性质. 能带结构和介电函数的分析结果表明,铀的6d电子在晶体场中发生劈裂形成两个能级,与实验结果较为符合.     

菱铁矿FeCO3高压相变与性质的第一性原理研究

采用平面波赝势方法对菱铁矿FeCO₃高压下的晶体结构, 电子构型和电子结构进行了第一性原理计算研究. 研究过程中考虑了菱铁矿FeCO₃真实的反铁磁(AFM) 自旋有序态, 模拟静水压环境, 从零压逐步加压到500 GPa. 在40---50 GPa压力范围内, FeCO₃发生了从高自旋(HS) AFM态到低自旋(LS) 非磁性(NM) 态的磁性相变, 伴随着晶胞体积坍塌10.5%. FeCO₃在相变前后均是绝缘体, 但是相变后的LS-NM态的Fe²⁺ 离子的3d电子局域化程度更强, 能隙随着压力的进一步增大而逐步增大, 离化程度更高, 直到500 GPa没有发生金属绝缘体相变.     

TiY2N@C80电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了TiY₂N@C₈₀分子的几何、振动和电子性质．理论计算结果表明TiY₂N@C₈₀分子的电子结构性质明显与Sc₃N@C₈₀和Y₃N@C₈₀的不同,而与TiSc₂N@C₈₀相近．对TiY₂N@C₈₀分子进行载流子掺杂时,其磁性     

第一原理研究Sn(O1-xNx)2材料的光电磁性质

基于第一原理的密度泛函理论, 以量子化学从头计算软件 为平台研究了Sn(O_1-xN_x)₂材料的光电磁性能, 分析了体系的态密度、 能带结构、 磁性、 介电虚部及折射率. 计算结果表明, N替代O后, 随着掺杂浓度的增加, 体系的带隙先减小后增大, 掺杂量为12.50%时带隙最窄. 由于N 2p轨道电子的贡献, 在0.55-1.05 eV范围内产生了浅受主能级, 价带和导带处的能级均出现了劈裂及轨道的重叠现象, Sn-O键的键强大于N-O键的键强. 从磁性来看, N原子决定了磁矩的大小. 从介电虚部可知, 掺杂后体系的光学吸收边增宽, 主跃迁峰发生红移, 反射率和介电谱相对应, 各峰值与电子的跃迁吸收有关.     

AdS5\otimes S1, AdS5\otimes S5和AdS2\otimes S2超弦模型的一种KRR参数化新方法

给出了3种典型超弦模型AdS₅\otimes S¹, AdS₅\otimes S⁵和AdS₂\otimes S²的一种简单的KRR参数化新方法, 并结合这些超弦模型所具有的κ对称性给出了它们的卡当1-form, Maurer-Cartan方程, 作用量和运动方程.     

Optical properties of superhard BC5: First-principles calculations

BC₅ is a newly synthesized superhard material. We present a systematic investigation of optical properties of BC₅ in P3m1 and I-4m2 phases at ambient and high pressure in the framework of density functional theory with the generalized gradient approximation (GGA) in this paper. Optical properties such as dielectric function, refractive index, absorption, reflectivity and electron energy-loss spectrum are obtained successfully. The feature in the spectra of the optical parameters is discussed. Through calculation, we find BC₅ is optically anisotropic. Moreover, the dielectric function exhibits a large change at 70 GPa pressure for P3m1 BC₅ phase, but I-4m2 phase not, indicating the stable electronic structure that the I-4m2 phase possesses.     

IrB和IrB$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;力学性质的第一性原理计算

采用平面波赝势密度泛函理论对0–100 GPa静水压下P₁ -IrB（空间群Pnma）和P₅ -IrB₂（空间群Pmmn）结构的平衡态晶格常数、弹性常数等性质进行了研究. 研究结果表明,P₁ -IrB不可压缩性随着压强的增加而增强;P₅ -IrB₂ 结构在0–100 GPa范围内弹性常数、体弹模量、剪切模量均呈现出有规律的变化,当所加压强为50 GPa时,杨氏模量和在b方向的晶格常数发生异常变化. 对零压下P₁ -IrB和P₅ -IrB₂ 的电子结构的研究发现,二者均没有一个明显的带隙,主要原因为Ir原子和B原子间的共价作用. 从P₁ -IrB和P₅ -IrB₂的能带结构和态密度图可以发现这两种结构均有金属性. 关键词： 1 -IrB')" href="#">P₁ -IrB 5-IrB₂')" href="#">P₅-IrB₂ 第一性原理 力学性质     

First-principles calculations of structural and thermodynamic properties of Y 3Al5O12

The pseudo-potential plane-wave method using the generalized gradient approximation (GGA) within the framework of the density functional theory is applied to study the structural and thermodynamic properties of Y ₃Al₅O₁₂. The lattice constants and bulk modulus are calculated. They keep in good agreement with other theoretical data and experimental results. The quasi-harmonic Debye model, in which the phononic effects are considered, is applied to the study of the thermodynamic properties. The temperature effect on the structural parameters, bulk modulus, thermal expansion coefficient, specific heats and Debye temperatures in the whole range from 0 to 20 GPa and temperature range from 0 to 1500 K.     

First-principles calculations of elasticity and thermodynamic properties of LaNi5 crystal under pressure

This paper investigates the equilibrium lattice parameters, heat capacity, thermal expansion coefficient, bulk modulus and its pressure derivative of LaNi 5 crystal by using the first-principles plane-wave pseudopotential method in the GGA-PBE generalized gradient approximation as well as the quasi-harmonic Debye model. The dependences of bulk modulus on temperature and on pressure are investigated. For the first time it analyses the relationships between bulk modulus B and temperature T up to 1000 K, the relationship between bulk modulus B and pressure at different temperatures are worked out. The pressure dependences of heat capacity C v and thermal expansion α at various temperatures are also analysed. Finally, the Debye temperatures of LaNi 5 at different pressures are successfully obtained. The calculated results are in excellent agreement with the experimental data.     

The transport properties of the molecular-scale B2C and BC3 electronic devices

The transport properties of the molecular-scale B₂C and BC₃ electronic devices are investigated with an ab initio method combined with a nonequilibrium Green function technique. The effects of different BC graphenes and ribbon lengths on the transport properties of the devices are significant. The results show that the devices with different BC graphenes and sizes have unusual transmission coefficients, which leads to special current transport mechanisms for the devices. Notably, the current strength of the device with the shortest ribbon length is the largest in three B₂C devices, but the current strength of the device with the shortest ribbon length is the smallest for BC₃ device.     

PtN2的结构和力学性质的第一性原理计算

采用平面波赝势密度泛函理论方法计算了PtN₂的坐标、平衡态的晶格常数、体弹模量、剪切模量和弹性常数,计算结果与已有的实验值和理论值符合较好.通过能量与体积曲线,可知ST_AA结构比黄铁矿结构具有更低的能量.根据计算结果和Pugh提出的经验判据,PtN₂是易脆的硬物质,随着压强增加PtN₂的脆性逐渐过渡到延性.两种结构的能带结构和态密度表明了黄铁矿结构的PtN₂是半导体而ST_AA 关键词： 2')" href="#">PtN₂ 第一性原理 力学性质     

LuI3 闪烁晶体的第一性原理研究

采用基于第一性原理的赝势和平面波方法计算了新型闪烁晶体基质材料 LuI₃的结构特性和电子特性. 计算结果表明: -4.4 eV附近有一个宽度约为0.2 eV的窄带, 主要是Lu的4f态; -3.55–0 eV之间的态组成了价带, 这主要是I的5p态; 2.44–12.35 eV之间的态组成了LuI₃的导带, 这主要来源于Lu的5d态, 其中还含有少量的Lu的6s态的贡献. 在-3.46 eV处, Lu的6s态、4f态和I的5p态同时出现了尖峰, 说明相邻的Lu原子的6s态, 4f态与I原子的5p态之间的相互作用强, 出现了杂化峰. 估算出LuI₃晶体的理论光产额约为100000 ph/MeV, 主要得益于LuI₃合适的带隙和能带结构. 关键词： 3')" href="#">LuI₃ 第一性原理 电子结构     

N掺杂锐钛矿TiO2光学性能的第一性原理研究

用平面波赝势方法(PWP)计算了N掺杂锐钛矿型TiO₂前后的光学特性,即介电函数虚部ε₂(ω)，光学吸收系数I(ω)和反射率R(ω). 并从能带结构上解释了为什么掺N后锐钛矿型TiO₂的光学谱在2.93，3.56和3.97eV处相对掺杂前会出现3个峰值的原因. 从光谱图上分析得出，掺杂后TiO₂要发生红移现象，实验现象证实了这一结果. 关键词： N掺杂 2')" href="#">锐钛矿型TiO₂ 光学性能 第一性原理     

单壁BC3纳米管晶格动力学研究

基于力常数模型计算了一系列扶手椅型、锯齿型和手性单壁BC₃纳米管的声子色散关系.描述了单壁BC₃纳米管结构的表征方式,比较详细地给出了其结构、对称性和晶格动力学分析.基于数值计算结果,讨论了拉曼活性模和红外活性振动模的频率与管径的关系.由分析结果做出推断,BC₃纳米管的拉曼光谱和红外光谱比单壁碳纳米管更为复杂. 关键词： 3纳米管')" href="#">BC₃纳米管 声子色散关系 晶格动力学     

YFeO3的电子结构和光学性质的第一性原理研究

稀土正铁氧体YFeO₃呈正交钙钛矿结构,其晶体和纳米晶材料在电极材料、 传感器和光催化领域具有重要的应用价值.用平面波赝势方法,采用广义梯度近似、改进的Perdew-Burke-Emzerhof交换-关联势、 实空间超软赝势计算方案,研究了YFeO₃晶体的几何结构、电子结构和光学性质. 计算得到的晶格参量与报道的实验结果一致.通过对能带结构、态密度、介电函数、吸收系数和光电导率的计算和分析, 确定YFeO₃是直接能隙半导体,能隙E_g约为2.22 eV,阐明了YFeO₃晶体和纳米晶具有较好的可见光催化性能.