非晶碳结构建模和电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论，采用了一种更为精确的交换相关泛函OLYP(OPTX+LYP)，对密度范围从2.0到3.2 g/cm³的非晶碳进行结构建模. 模拟得到的5个碳网络结构无论从径向分布函数还是sp³含量都与实验符合得很好. 对非晶碳电子结构的研究表明费米能级附近的电子态密度主要是sp²碳原子的贡献. 随着密度的增加，sp³碳原子增加，费米能级附近的态密度越来越小. 小环结构增加了费米能级附近的电子态密度，缺陷态在费米能级形     

掺氮四面体非晶碳的第一性原理研究

采用基于第一性原理的分子动力学方法对掺氮四面体非晶碳进行结构建模,并对其显微结构和电子结构进行了研究. 氮在非晶碳网络中的配位形态与密度没有明显关系,主要是以三配位形态存在,其次是两配位,四配位氮的比例很小. 掺氮后碳网络结构sp²含量大大增加,随着氮含量的增加,费米能级附近态密度增加. 氮掺入后并未使费米能级发生明显移动. 关键词： 掺氮四面体非晶碳 第一性原理 密度泛函理论 电子结构     

In掺杂ZnO电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理平面波超软赝势,计算了纤锌矿ZnO和不同掺杂量下In掺杂ZnO晶体的能带结构、态密度和分波态密度.计算表明,In的掺杂导致ZnO禁带宽度变窄.随着掺杂量的增大,In_xZn_1－xO的导带底和价带顶同时下降,但是导带底比价带顶下降得多,这导致了带隙的变窄.此外,In掺杂使晶胞晶格常数增大,这对带隙的变窄也有一定作用.     

接枝羧基的有限长碳纳米管电子结构的第一性原理研究

基于局域密度泛函理论，采用第一性原理方法，建立了对(5,5)型和(9,0)型有限长碳纳米管接枝羧基官能团的原子模型，通过计算其电子分布和态密度的变化，讨论羧基官能团对碳纳米管电子结构和电子输运特性的影响. 计算表明，接枝羧基的碳纳米管,其电子结构明显改变，其费米能级上的电子态密度下降；最高占据轨道上的非定域程度减弱,致使电子输运性能呈下降趋势. 关键词： 碳纳米管 密度泛函理论 电子结构     

SrCoO3电子结构和磁学性质的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的广义梯度近似GGA+U方法对铁磁相SrCoO₃的电子结构和磁学性质进行了系统研究.结果表明:随着U值的增大,对于Co离子,主自旋方向的t_2g和e_g态向低能级移动,而次自旋方向的t_2g和e_g态向高能级移动;O2p电子态的分布基本不随U变化.能带结构表明,U大约在7-8eV之间时,SrCoO₃由金属性转变为半金属性.U值小于7eV时,Co离子的磁矩随着U值的增大几乎成线性增大,而当U大于7eV后基本保持不变.结合实验结果,本文认为U取8eV时得到的计算结果更为合理,Co离子的磁矩为3.19μв,且SrCoO₃表现出半金属特性.     

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     

Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法,对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究. 通过对掺杂前后电子能带结构,态密度以及分态密度的计算和比较,发现Cd_xZn_1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据;而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制. 随着掺杂浓度的增加,决定带隙宽度的CBM的位置下降,同时VBM的位置上升,从而导致了带隙的变窄,出现了红移现象. 此外,Cd掺杂会使晶胞发生膨胀,这种张应变也是导致Cd 关键词： 密度泛函理论 电子结构 Cd掺杂ZnO     

Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法，对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究. 通过对掺杂前后电子能带结构，态密度以及分态密度的计算和比较，发现Cd_xZn_1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据；而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制. 随着掺杂浓度的增加，决定带隙宽度的CBM的位置下降，同时VBM的位置上升，从而导致了带隙的变窄，出现了红移现象. 此外，Cd掺杂会使晶胞发生膨胀，这种张应变也是导致Cd     

Be掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法,对Be掺杂导致ZnO禁带宽度增加的机理进行了研究.通过对掺杂前后电子能带结构、总态密度以及分态密度的计算和比较,发现导带底(CBM)是由Be 2s电子与Zn 4s电子共同控制;而Be_xZn_1-xO价带顶 (VBM)始终由O 2p电子占据.随着掺杂量的增加,决定带隙宽度的CBM的位置上升,同时VBM的位置下降,从而导致了带隙的变宽,出现了蓝移现象.此外,Be掺杂会使晶胞发生压缩,这种压应变也是导致Be 关键词： 密度泛函理论 电子结构 Be掺杂ZnO     

超高压下碳结构的第一性原理研究

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA)方法计算了多种碳结构在超高压条件下的热力学稳定性及晶体结构性质.计算结果表明,碳结构的质量密度和基态能量与其对称性高低没有很强的依赖关系;在超高压条件下,随着压强的增加,热力学相对稳定的碳结构依次是石墨、金刚石、BC-8和SC碳结构,Clark等人所提出的R8结构并不是一种真正的高压稳定碳结构.     

Li_2NH晶体结构建模和电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论的赝势-平面波方法,采用三种模型分别研究Li,N原子对N—H键方位的影响以及N—H键间的相互影响,得到了Li2NH的晶体结构和H原子的占位位置.计算结果表明:Li2NH晶体为层状结构,空间群为P42,晶胞中4个N—H键分为两层,层内N—H键为反平行排列,层间N—H键为垂直排列.态密度和电子局域函数(ELF)分析表明,N—H键呈明显的共价键特性,Li和N—H键呈明显的离子键相互作用.可逆储氢反应Li2NH+H2/LiNH2+LiH在温度0K时的反应焓为69.6kJ/molH2,与实验结果66kJ/molH2符合得较好.     

First-principles study of structural and opto-electronic characteristics of ultra-thin amorphous carbon films

Most amorphous carbon(a-C)applications require films with ultra-thin thicknesses;however,the electronic structure and opto-electronic characteristics of such films remain unclear so far.To address this issue,we developed a theoretical model based on the density functional theory and molecular dynamic simulations,in order to calculate the electronic structure and opto-electronic characteristics of the ultra-thin a-C films at different densities and temperatures.Temperature was found to have a weak influence over the resulting electronic structure and opto-electronic characteristics,whereas density had a significant influence on these aspects.The volume fraction of sp3 bonding increased with density,whereas that of sp2 bonding initially increased,reached a peak value of 2.52 g/cm³,and then decreased rapidly.Moreover,the extinction coefficients of the ultra-thin a-C films were found to be density-sensitive in the long-wavelength regime.This implies that switching the volume ratio of sp2 to sp3 bonding can effectively alter the transmittances of ultra-thin a-C films,and this can serve as a novel approach toward photonic memory applications.Nevertheless,the electrical resistivity of the ultra-thin a-C films appeared independent of temperature.This implicitly indicates that the electrical switching behavior of a-C films previously utilized for non-volatile storage applications is likely due to an electrically induced effect and not a purely thermal consequence.     

GaN中与C和O有关的杂质能级第一性原理计算

用局域密度泛函线性丸盒轨道大型超原胞方法(32个原子),对纯纤锌矿结构的GaN用调节计算参数(如原子球与“空球”的占空比)在自洽条件下使Eg的计算值(323eV)接近实验值(35eV).然后以原子替代方式自洽计算杂质能级在Eg中的相对位置.模拟计算了六角结构GaN中自然缺陷以及与C和O有关的杂质能级位置,包括其复合物.计算结果表明,单个缺陷如镓空位VGa、氮空位VN、氧代替氮ON、炭代替氮CN、炭代替镓CGa等与已有的计算结果基本一致.计算结果表明杂质复合物会导致单个杂质能级位置的相对变化.计算了CNON,CGaCN,CNOV和CGaVGa,其中CNON分别具有深受主与浅施主的特征,是导致GaN黄光的一种可能的结构. 关键词： GaN 杂质能级 电子结构     

Al12N、Al12B团簇结构和电子性质的密度泛函计算

利用密度泛函理论研究了Al12N和Al12B团簇的原子结构和电子性质,通过各种异构体的比较,发现两种掺杂团簇的最低能量结构都是完好的二十面体(Ih)结构,N(B)原子占据在二十面体的中心.高对称性团簇形成稀疏离散的电子态密度和大的电子能隙.在Al-N之间发生较大的电荷转移.因此我们建议把Al12N团簇看作是碱金属超原子,Al12B团簇看作是卤素超原子,用来构造团簇组装固体.     

Mg,Al掺杂对LiCoO2体系电子结构影响的第一原理研究

为了研究Mg ,Al掺杂对锂二次电池正极材料LiCoO2 体系的电子结构的影响 ,进而揭示Mg掺杂的LiCoO2 具有高电导率的机理 ,对Li(Co ,Al)O2 和Li(Co,Mg)O2 进行了基于密度泛函理论的第一原理研究 .通过对能带及态密度的分析 ,发现在Mg掺杂后价带出现电子态空穴 ,提高了电导 ,并且通过歧化效应 (disproportionation)改变了Co 3d电子在各能级的分布 ,而Al掺杂则没有这些作用 .O2 - 的离子性在掺杂后明显增强 .