γ石墨炔衍生物结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论的第一原理计算,系统研究了γ石墨炔衍生物的结构稳定性、原子构型和电子性质.γ石墨炔衍生物的结构是由碳六元环以及连接六元环间的碳链组成,碳链上的碳原子数为N=1—6.研究结果表明,碳链上碳原子数的奇偶性对γ石墨炔衍生物的结构稳定和相应的原子构型、电子结构性质具有很大的影响.其奇偶性规律为:当六元环间的碳原子数为奇数时,体系中的碳链均为双键排布,系统呈现金属性;当六元环间的碳原子数为偶数时,系统中的碳链形式为单、三键交替排列,体系为直接带隙的半导体.直接带隙的存在能够促进光电能的高效转换,预示着石墨炔在光电子器件中的应用优势.N=2,4,6的带隙分布在0.94—0.84 eV之间,带隙的大小与碳链上三键的数量和长度有关.研究表明,将碳原子链引入到石墨烯碳六元环之间,通过控制引入的碳原子个数可以调控其金属和半导体电子特性,为设计和制备基于碳原子的可调控s-p杂化的二维材料和纳米电子器件提供了理论依据.     

Si2CmN团簇的结构及稳定性的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-311G*方法,对Si2CmN(m=2-10)团簇的几何构型、振动频率和基态能量等性质进行了研究,讨论了化学键的特征和热力学稳定性。振动频率和振动强度被用来判断体系的基态结构。结果表明,m=2-10的团簇为线性结构,随着m的增大,团簇的自旋多重度均为2,Si原子在C与N原子形成的线性链端部成键,团簇的基态能量近似线性增大。m为偶数的Si2CmN团簇比m为奇数的更为稳定。     

锂掺杂氧化锌复合缺陷电子结构的杂化密度泛函研究

利用第一原理计算以及杂化密度泛函方法研究了锂掺杂氧化锌的各种缺陷态的电子结构,并通过缺陷形成能考察其在不同气氛中的能量稳定性. 计算结果表明,在通常的气氛条件下,锂离子占据间隙位置和锂离子替换锌离子形成的复合缺陷具有最低的形成能. 锂掺杂氧化锌中,复合缺陷对的形成使氧化锌很难实现p型导电. 然而,当气氛从富锌环境转变到极端氧环境时,锂替代锌离子的缺陷将更加稳定,其形成能将低于锂间隙和锂替代锌复合缺陷的形成能. 因此,锂掺杂氧化锌可以通过在氧气氛中生长,或在富含氧气气氛中退火得到有效的p型电导.     

SinC2N团簇结构及稳定性的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP/6-311G*方法,对SinC2N(n=2-6)团簇的几何结构、振动频率和基态能量等性质进行了研究,分别讨论了其基态和亚稳态结构的能量及自旋多重态。振动频率和振动强度被用来判断体系的稳定性。结果表明,随着Si原子数的增加,零点振动能、热容量和熵近似线性增长,其平均增幅分别为1.03kcal/mol、4.84cal/mol•K和11.96cal/mol•K。n为奇数的SinC2N团簇比n为偶数的更为稳定。     

SinC2N团簇结构及稳定性的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP/6-311G*方法,对SinC2N(n=2-6)团簇的几何结构、振动频率和基态能量等性质进行了研究,分别讨论了其基态和亚稳态结构的能量及自旋多重态。振动频率和振动强度被用来判断体系的稳定性。结果表明,随着Si原子数的增加,零点振动能、热容量和熵近似线性增长,其平均增幅分别为1.03kcal/mol、4.84cal/mol•K和11.96cal/mol•K。n为奇数的SinC2N团簇比n为偶数的更为稳定。     

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。     

寡聚(亚硅基二炔基蒽)电子结构和光谱性质的密度泛函理论研究

聚(亚硅基二炔基蒽)(PSDEA)经实验测定具有空穴传输的能力. 为了模拟此高聚物的性质, 设计了一系列亚硅基二炔基蒽(SDEA)的寡聚物,利用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G(d)水平上对其构型进行优化. 寡聚物的能隙随着链长的增加而减少,同时蒽环上吸电基团的存在也使能隙减少. 在B3LYP/6-31G水平上计算寡聚物的¹³C化学位移以及蒽环中心位置的核独立化学位移. 寡聚物中与硝基相连的碳原子的化学位移与未连硝基的寡聚物中相同碳原子的化学位移相比向高场移动. 蒽环中心的芳香性在吸电子基团存在时减弱,但随着亚硅基数目的增加而增强. 用于核独立化学位移计算的最敏感区域是蒽环上方0.1 nm处.     

基于密度泛函理论的SinCN团簇结构及稳定性的研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP/6-311G*方法,对SinCN(n=2～6)团簇的几何结构、振动频率和基态能量等性质进行了研究,分别讨论了其基态和亚稳态结构的能量及自旋多重态.振动频率和振动强度被用来判断体系的稳定性.结果表明,随着Si原子数的增加,零点振动能、热容量和熵近似线性增长,其平均增幅分别为0.80 kcal/mol、5.20 cal/mo1?K和12.72 cal/mol?K.n为偶数的SinCN团簇比n为奇数的更为稳定.     

基于密度泛函理论的SinCN团簇结构及稳定性的研究

利用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP/6-311G*方法,对SinCN(n=2-6)团簇的几何结构、振动频率和基态能量等性质进行了研究,分别讨论了其基态和亚稳态结构的能量及自旋多重态。振动频率和振动强度被用来判断体系的稳定性。结果表明,随着Si原子数的增加,零点振动能、热容量和熵近似线性增长,其平均增幅分别为0.80 kcal/mol、5.20 cal/mol•K和12.72 cal/mol•K。n为偶数的SinCN团簇比m为奇数的更为稳定。     

碳硅二炔结构及性质分子动力学模拟研究

采用基于量子力学的半经验哈密顿量的计算方法,即SCED-LCAO方法,模拟研究了碳硅二炔的稳定性结构、成键特点、电子结构等性质. 得出其最稳定的结构是单层平面结构,晶格常数为12.251 Å. 它通过 含有两个Si-C三键的链连接六元环构成. 这种平面结构在很大高温范围内都可以保持其稳定特性,直到1520 K时,该基本结构才被破坏,且结构中出现四元环. 体系温度低于1520 K时,均可通过降温,恢复其零温时的结构. 研究还发现这种共轭结构中Si,C 原子间存在稳定的sp杂化形式,对分布函数得出其键长为1.58 Å左右. 高温时sp杂化逐渐转变成其他杂化形式. 计算结果表明,在零温下,该电中性系统中存在离域π键,使得系统中的Si-C键长呈现平均化趋势. 研究表明,碳硅二炔的能隙为1.416 eV,LUMO,HOMO能级分别是0.386 eV和–1.03 eV表明了其n型半导体特性. 关键词： 碳硅二炔 分子动力学模拟 sp杂化 稳定性     

单层硅Si6H4Ph2的稳定性和电子结构密度泛函研究

采用密度泛函计算方法,研究了二维单层硅Si6H4Ph2的稳定性及其电子结构．通过对纯硅纳米片Si6、加氢钝化的硅纳米片Si6H6以及添加苯基钝化的硅纳米片Si6H4Ph2对比研究,揭示了Si6H4Ph2的稳定性机理．通过电子结构研究,发现Si6H4Ph2与Si6H6类似,显示间接带隙半导体性质．     

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．     

吡唑联吡咯类化合物结构和活性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法,在PW91/DNP水平上研究了10种吡唑联吡咯类化合物的结构、化学活性和前线轨道.结果表明:此类化合物的能隙Eg大部分都在3.50~4.20e V之间,其中在吡咯环3位取代三氟甲基,或是在吡咯环5位取代4-甲苯氧基,化合物的能隙变宽.通过比较还发现,吡唑联吡咯类化合物对水稻纹枯菌(Rhizoctonia solani bacteria)的杀菌活性比2,3-二取代喹唑啉-4(3H)-酮化合物和哌啶并噻吩并嘧啶酮衍生物对水稻纹枯菌的杀菌活性都差.     

Rh在单壁碳纳米管上吸附的密度泛函理论研究

本文利用密度泛函理论研究了Rh原子在（6,6）单壁碳纳米管内外的吸附行为. 通过对Rh在单壁碳纳米管上不同吸附位的吸附构型与吸附能的研究发现: Rh吸附在管内、外的洞位最稳定, 且管外吸附比在管内强. 这是由于单壁碳纳米管的卷曲效应使得管外电荷密度比管内大造成的. 态密度分析表明, 吸附在管内外的Rh原子的5s电子均转移到了4d轨道上; Rh原子4d轨道上的电子转移到了（6, 6）碳管上, 使Rh带正电, 碳管带负电. 结合能带分析表明, Rh原子吸附在管内磁性较弱, 而吸附在管外较强. 关键词： 密度泛函理论 单壁碳纳米管 Rh原子 吸附     

密度泛函理论研究闪锌矿结构CrTe和VTe半金属铁磁性的稳定性

采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构CrTe和VTe的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿相CrTe和VTe处于平衡晶格常数时都是半金属性的,它们自旋向下子能带的带隙分别是2.82eV和2.70eV,半金属隙分别是0.89eV和0.33eV. 使晶体相对于平衡晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿相CrTe和VTe的电子结构进行计算,计算结果表明相对于平衡晶格的各向同性形变分别为-6 %~ 10 %和-3 %~10 %时它们仍然具有半金属性质;与此同时,在以上相同的形变范围内闪锌矿相CrTe和VTe的总磁矩分别稳定于4.00 /formula和3.00 /formula. 在晶体相对于平衡晶格发生各向同性形变分别为-6%~10%和-3 %~10 %时,闪锌矿相CrTe和VTe能保持半金属铁磁性。     

密度泛函理论研究闪锌矿结构CrTe和VTe半金属铁磁性的稳定性

采用基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构CrTe和VTe的电子结构进行自旋极化计算.闪锌矿相CrTe和VTe处于平衡晶格常数时都是半金属性的,它们自旋向下子能带的带隙分别是2.82 eV和2.70 eV,半金属隙分别是0.89 eV和0.33 eV.使晶体相对于平衡晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿相CrTe和VTe的电子结构进行计算,计算结果表明相对于平衡晶格的各向同性形变分别为-6%～10%和-3%～10%时它们仍然具有半金属性质;与此同时,在以上相同的形变范围内闪锌矿相CrTe和VTe的总磁矩分别稳定于4.00μB/formula和3.00μs/formula.在晶体相对于平衡晶格发生各向同性形变分别为-6%～10%和-3%～10%时,闪锌矿相CrTe和VTe能保持半金属铁磁性.     

石墨炔管能带和力学性质的第一性原理研究

基于第一性原理计算,这篇文章研究了单壁锯齿型和扶手型石墨炔管的几何结构、电子结构以及杨氏模量.计算表明:石墨炔管是一类具有一定能隙的直接带隙半导体管,其带隙在0.4-1.3eV的能量范围,且随管径的增大而变小.而石墨炔管的杨氏模量在0.44-0.50Tpa区间变化.对于锯齿型石墨炔管,其杨氏模量随着半径的增大而变小而锯齿型石墨炔管的杨氏模量随其半径的增大而增大.     

Density functional theory study on the structure and properties of Si3N4 clusters

The hybrid density functional theory B3LYP with basis sets 6-31G＊ has been used to study on the equilibrium geometries and electronic structures of possible isomers of Si3N4 clusters. 24 possible isomers are obtained. The most stable isomer of Si3N4 is a 3D structure with 7 Si-N bonds and 2 N-N bonds that could beformed by 3 quadrangles. The bond properties of the most stable isomer was analyzed by using natural bond orbital method （NBO）, the results suggest that the charges on Si and N atoms in Si-N bonds are quite large, so theinteraction of N-Si atoms in Si3N4 cluster is of strongly electric interaction. The primary IR and Raman vibrational frequency located at 1033.40 cm^-1, 473.63 cm^-1 respectively. The polarizabilities and hyperpolarizabilities of the most stable isomer are also analyzed.