Ga掺杂δ-Pu的密度泛函理论计算

δ-Pu为Pu的高温相,掺杂少量的Ga即可使其在室温下稳定存在.本文采用密度泛函理论方法,对不同掺杂量体系进行晶体结构和电子结构计算,主要包括体系的晶格常数、密度、形成能、态密度、电荷密度和Mulliken布居分析.结果表明：在研究范围内,Ga掺杂后,体系晶格常数降低,密度增大,6.25%（原子百分比,下同）掺杂量体系的稳定性高于3.125%和12.5%掺杂量的体系;Ga掺杂使得Pu周围体系电子的局域性增强,成键能力增强,揭示了Ga稳定δ-Pu的电子机制.Ga和Pu之间为金属键,发生的作用主要由Pu的7s、6p、6d和Ga的4s、4p轨道电子贡献,但这种成键作用相对较弱,使得掺杂体系可以保持原有的力学性能和机械加工性能.Ga对δ-Pu的稳定作用主要在于改善Pu原子的成键性能,而不是与Pu原子直接成键.     

密度泛函理论研究氧空位对HfO2晶格结构和电学特性影响?

HfO2因高k值、热稳定性良好和相对Si导带偏移良好等特点,作为电荷俘获型存储器栅介质材料得到了广泛研究。为了明确高k俘获层提高CTM电荷俘获效率的原因,运用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了氧空位引起HfO2的晶格变化及其影响计算结果显示优化后氧空位最近邻氧原子间距明显减小,次近邻O与Hf间距变化稍小。优化后氧空位明显改变局部晶格,而对较远晶格影响逐渐减弱,即引起了局部晶格变化深能级和导带电子态密度主要是Hf原子贡献,而价带则是O原子贡献。优化后各元素局部电子态密度和总电子态密度都明显大于未优化体系,局部电子态密度之和比总电子态密度小。优化后俘获电荷主要在氧空位周围和相邻氧原子上,而未优化时电荷遍布整个体系。优化后缺陷体系电荷局域能增大,电荷量增加时未优化体系电荷局域能明显减小,即晶格变化无饱和特性对电荷局域影响大。说明晶格变化对电荷的俘获能力较强,有利于改善存储器特性。     

H原子在δ-Pu(100)面吸附行为的周期性密度泛函理论研究

采用密度泛函理论结合平板周期性模型研究了H原子在δ-Pu(100)面上的吸附行为.方法为广义梯度近似(GGA),同时考虑了自旋极化和无自旋极化两种情况.通过对不同吸附位置的吸附能和平衡几何结构比较发现, 吸附属于较强的化学作用, 心位吸附最稳定,桥位次之,顶位最不稳定.在无自旋极化水平,H原子吸附位距离Pu表面0.063 nm,吸附能-3.16 eV.考虑自旋极化时,H原子位于Pu表面正上方0.060 nm处,吸附能为-2.26 eV.与H配位的Pu原子数目是决定吸附过程的主要因素,配位的Pu原子数目越多,吸附越稳定.Mulliken电荷布局分析表明H和Pu表面的作用主要发生在第一层,另外两层几乎没有影响.H原子在钚表面的吸附造成了钚金属表面功涵的明显增加.     

PbWO4电子结构的密度泛函计算

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法模拟计算了PbWO4 晶体的本征能级结构 .发现价带主要由O2p轨道组成 ,含有部分W 5d轨道 ;导带主要由W 5d和O2 p的轨道组成 .发现导带底由Pb6 p1/ 2 的狭窄能级占有 .禁带宽度和价带宽度分别约为 4.8和 4eV .计算结果很好地解释了实验得到的反射谱 ,并从理论上分析了PbWO4 晶体蓝光的发光模型     

富镓GanAs团簇稳定性及缺陷特性的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对富镓中性Gan As(n=1~9)团簇的稳定性及缺陷特性进行了研究.结果表明,随着总原子数的增大,各基态团簇结合能的二阶差分值和团簇能隙差均呈奇偶交替变化规律,总原子数为奇数的团簇比总原子数为偶数的团簇稳定;部分团簇的能隙差小于砷化镓材料的禁带宽度,为砷化镓材料缺陷的研究提供了帮助,其中GaAs团簇缺陷中的VAs VGa缺陷导致能带中的Γ点处的带隙宽度减小,其最低施主缺陷能级位于导带底以下0.39eV,该值接近于EL6缺陷能级的实验值;团簇各基态结构的振动频率均在THz频段,从而为砷化镓材料的THz波辐射和缺陷的THz波检测提供了依据.     

单空位缺陷对二维δ-InSe稳定性的影响

二维InSe半导体材料由于其优异的电学性能以及适中可调的带隙等优点,引起了研究者的关注.材料中的空位缺陷不仅影响材料的光电学特性,还影响材料的环境稳定性.相比于InSe材料中的其他相, δ-InSe具有更优异的材料性能,然而关于对该材料环境稳定性影响的研究未见报道.本文基于密度泛函理论,系统研究了O₂环境下二维δ-InSe材料的稳定性问题.结果表明:1)在O₂环境下,完美δ-InSe表面具有良好的惰性和稳定性, O₂分子在其表面从物理吸附到解离吸附需要克服1.827 eV的势垒; 2) Se空位(V_Se)的存在则会促进δ-InSe的氧化反应,被氧化的过程仅需克服0.044 eV的势垒,说明V_Se的存在使δ-InSe在O₂环境下的稳定性显著下降,此外被O₂分子氧化的δ-InSe单层有利于H₂O分子的解离吸附; 3)含有In空位(V_In)的δ-InSe被氧化的速率较慢, O₂     

中性及带电钴团簇的密度泛函理论研究

本文采用基于自旋极化的密度泛函理论系统研究了 小尺寸钴团簇的几何结构和电子结构特性。随尺寸的递增,团簇的基态几何结构由一维演变为三维的几何构型。总磁矩随尺寸的增加线性递增,并呈现奇偶交替的现象。从所研究的系统中分离一个Co原子带正电的团簇体系需要的能量相对较大。本文对体系的电子亲和能（EA）以及离化势（IP）也进行了讨论。     

Mg-Al-N三元团簇的密度泛函理论研究

运用杂化密度泛函方法B3LYP在6-311+G^*计算水平上研究Mg_xAl_yN(x,y=1-5)团簇的结构.对Mg_xAl_yN团簇最低能量结构的稳定性和电子特性进行研究.结果表明,Mg_xAl_yN(x+y≤4)团簇的构型主要是平面结构.Mg_xAl_yN团簇的最低能量结构主要是由Al_nN或Mg_x-1Al_y+1N的构型演变而来.Mg_xAl_yN团簇离解成原子或者较小团簇是相对稳定的.和相邻团簇相比,MgAl₃N和Mg₃Al₃N拥有较高的稳定性.随着团簇尺寸的增加,Mg_xAl_yN团簇同时表现出共价键,离子键和金属键的特点.另外,随着团簇尺寸的增加,团簇的垂直电离势和电子亲合能呈现小的震荡,但并没发现整体的变化规律.     

PbWO4电子结构的密度泛函计算

采用基于密度泛函理论的相对论性离散变分和嵌入团簇方法模拟计算了PbWO₄晶体的本征能级结构.发现价带主要由O2p轨道组成,含有部分W5d轨道;导带主要由W5d和O2p的轨道组成.发现导带底由Pb6p_1/2的狭窄能级占有.禁带宽度和价带宽度分别约为4.8和4eV.计算结果很好地解释了实验得到的反射谱,并从理论上分析了PbWO₄晶体蓝光的发光模型. 关键词： 密度泛函 电子结构 4')" href="#">PbWO₄     

农药辛硫磷的密度泛函理论计算及拉曼光谱分析

辛硫磷(Phoxim)是一种高效、低毒、低残留有机磷杀虫剂,能抑制胆碱酯酶活性.辛硫磷的分子构型用Gauss View 5.0构造,理论计算采用密度泛函理论(density functional theory, DFT)的B3LYP/6-31+G(d, p)基组计算农药辛硫磷的拉曼光谱,实验上则采用分辨率为2 cm~(-1)的三级显微拉曼光谱检测仪对辛硫磷-甲醇溶液,辛硫磷乳油进行拉曼光谱检测.将理论拉曼光谱与实验拉曼光谱进行对比,其中有几个对应比较一致的拉曼光谱峰分别位于667, 745, 997, 1025, 1298, 1588 cm~(-1)处.首次报道了辛硫磷的拉曼光谱,同时对辛硫磷在600～1800 cm~(-1)区间的拉曼光谱进行了指认,指出了其在相应的频移位置产生较强拉曼光谱的分子振荡模式.     

水分子链受限于单壁碳纳米管结构的密度泛函理论研究

本文采用第一性原理的密度泛函理论,主要以(6,6)Armchair型,(11,0)Zigzag型单壁碳纳米管为研究对象,研究了水分子链在碳纳米管内部吸附的稳定结构,以及结合能随其结构的变化.结果表明:当水分子链受限于碳纳米管内部时,引起碳纳米管直径收缩,这主要是由于水分子链与碳纳米管之间的氢键作用以及范德华弱相互作用所引起的.随着碳纳米管半径的增加,两种单体之间的结合能逐渐减小,但当碳纳米管半径增加至6.78时,其结合能又有所增加,这是由于在优化过程中,水分子链单体之间的氢键作用大于水分子链与碳纳米管之 关键词： 水分子链/单壁碳纳米管 密度泛函理论 结构稳定性     

密度泛函理论计算GanZn(n=1-7)团簇的几何结构和稳定性

采用密度泛函理论(Density Functional Theory,简称：DFT)中的广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation,简称：GGA)中的B3LYP方法,选择LANL2DZ基组,对GanZn(n=1-7)小团簇的各种可能结构进行了优化,得到了每一种团簇的基态平衡结构。对每一种团簇中最稳定的团簇计算了平均键能、二阶差分能和分裂能,计算结果表明,Zn惨杂到Ga团簇中,稳定性出现奇偶交替的现象,当Ga原子为偶数时,团簇表现出较稳定的状态,当Ga原子为奇数时,团簇表现出不稳定的状态。与对Gan纯团簇的比较发现Zn参杂到Ga团簇时提高了其化学活性。     

密度泛函理论计算Ga_nZn(n=1～7)团簇的几何结构和稳定性

采用密度泛函理论(Density Functional Theory,简称:DFT)中的广义梯度近似(Generalized Gradient Approximation,简称:GGA)中的B3LYP方法,选择LANL2DZ基组,对GanZn(n=1~7)小团簇的各种可能结构进行了优化,得到了每一种团簇的基态平衡结构.对每一种团簇中最稳定的团簇计算了平均键能、二阶差分能和分裂能,计算结果表明,Zn掺杂到Ga团簇中,稳定性出现奇偶交替的现象,当Ga原子为偶数时,团簇表现出较稳定的状态,当Ga原子为奇数时,团簇表现出不稳定的状态.与Gan纯团簇的比较发现Zn掺杂到Ga团簇时提高了其化学活性.     

FeS2(pyrite)电子结构与光学性质的密度泛函计算

采用局域密度近似的自洽密度泛函理论计算了FeS2的电子结构与光学性质。费米能级附近区域的能带与态密度计算表明价带极大值在X（100）点和导带极小值在G（000）点，直接带隙和音接带隙分别为0.74eV、0.6eV。并用电子结构信息精确计算了介质极化矩阵元，从而给出了FeS2的介电函数虚部及相关光学参量，理论结果与实验符合甚佳。     

一种基于密度泛函理论计算晶体结合能的变分法

提出了一种基于密度泛函理论计算晶体结合能的变分法，利用该方法初步计算了ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ和ＫＣｌ这六种典型离子晶体的结合能、平衡晶格常数和体弹性模量，与实验结果进行了比较，分析了存在的问题，并指出了与其它同类方法相比该方法的优点     

N、P掺杂硼烯/石墨烯异质结的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法系统研究了氮、磷掺杂对硼烯/石墨烯异质结的几何结构和电子性质的影响.结果表明,相较完整硼烯/石墨烯异质结的金属特性,氮、磷掺杂的硼烯/石墨烯异质结均表现为半导体特性.室温下的分子动力学模拟进一步论证了相关体系的动力学稳定性.研究结果能够为硼烯/石墨烯异质结在新型二维半导体材料中的应用提供参考价值.     

CdS掺Mg和Ni电子结构和光学性质的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对闪锌矿结构CdS和CdS∶M(M=Mg,Ni)几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质进行了系统的研究。几何结构研究对掺杂后体系晶格常量进行了优化计算,结果表明Mg和Ni原子掺入CdS后晶格常量均减小,晶格发生局部畸变。进一步研究了掺杂对体系电子结构的影响,能带结构和电子态密度分析表明由于Ni 3d电子的引入使CdS∶Ni成为半金属铁磁半导体,而Mg 3s电子的引入CdS∶Mg带隙变宽。另外,体系掺杂后,吸收系数分析表明掺杂导致吸收峰在可见光波长区域变化显著,且掺Ni导致吸收峰进一步向长波方向移动。     

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．     

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．     

几个小分子静电势的密度泛函理论计算

运用多种密度泛函理论(DFT)方法和从头算(ab initio)方法,研究了具有代表性的一系列分子的静电势,选择QCISD计算出的分子静电势为标准静电势,通过比较多种DFT法和QCISD从头算,以及它们之间的均方根偏差和静电势差值曲线图,结果表明B3LYP-DFT法与QCISD-ab initio法计算结果较吻合,暗示了B3LYP-DFT法在得到分子静电势时是一个有用的工具,尤其对于从头计算难以进行研究的大分子体系.