碱金属在石墨烯表面吸附，迁移行为的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了3种碱金属（Li,Na,K）在石墨烯表面的吸附性质,迁移行为和电学性质。结果表明：3种碱金属在石墨烯表面的最稳定吸附位都是H位;吸附过程中电荷由碱金属原子向石墨烯片层转移。Li→Na→K,吸附能先减小再增大,吸附的强弱顺序为Li−石墨烯体系强于K −石墨烯体系和Na−石墨烯体系;体系的离子性逐渐增强;碱金属原子在石墨烯表面的迁移激活能逐渐降低,迁移行为更容易实现。     

碱金属在石墨烯表面吸附，迁移行为的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了3种碱金属（Li,Na,K）在石墨烯表面的吸附性质,迁移行为和电学性质。结果表明：3种碱金属在石墨烯表面的最稳定吸附位都是H位;吸附过程中电荷由碱金属原子向石墨烯片层转移。Li→Na→K,吸附能先减小再增大,吸附的强弱顺序为Li−石墨烯体系强于K −石墨烯体系和Na−石墨烯体系;体系的离子性逐渐增强;碱金属原子在石墨烯表面的迁移激活能逐渐降低,迁移行为更容易实现。     

碱金属在石墨烯表面吸附,迁移行为的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了3种碱金属(Li,Na,K)在石墨烯表面的吸附性质,迁移行为和电学性质.结果表明:3种碱金属在石墨烯表面的最稳定吸附位都是H位;吸附过程中电荷由碱金属原子向石墨烯片层转移.Li→Na→K,吸附能先减小再增大,吸附的强弱顺序为Li-石墨烯体系K-石墨烯体系Na-石墨烯体系;体系的离子性逐渐增强;碱金属原子在石墨烯表面的迁移激活能逐渐降低,迁移行为更容易实现.     

铝的多孔阳极氧化自组织过程结晶度依赖特性

电子束蒸发在硅衬底上的多晶铝膜多孔型阳极氧化得到的多孔列阵排布与体材料单晶铝氧化前序度存在很大差异，导致这种差异的原因，除了氧化时间，应用电压、电解液等电化学参数外，新引入的结晶度将作为一重要因数影响自组织过程，结晶度的影响主要反映在晶粒间界区域相比于晶粒内部存在的铝原子浓度和阳极氧化反应速度涨落，这种涨落将干扰孔底电场的分布，对自组织过程产生微扰，由于微扰具有实时和随机性质，将使铝膜阳极氧化不再     

碱金属在磷烯表面吸附，迁移行为的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波赝势方法研究了碱金属（Li、Na、K）−磷烯体系,分析了体系的吸附性质、电学性质和迁移行为. 结果表明：碱金属在磷烯表面的最稳定吸附位都是H位.吸附过程中电荷由碱金属原子转移到磷烯,碱金属−磷烯体系表现出一定的离子性. 碱金属−磷烯体系的吸附能从大到小为ΔELi−磷烯大于ΔEK−磷烯大于ΔENa−磷烯. Li→Na→K,随着原子序数的递增,体系的离子性逐渐增强;碱金属原子越来越容易在磷烯表面迁移.     

铝阳极氧化的多孔结构抑制二次电子发射的研究

针对空间大功率微波部件中的二次电子倍增效应影响微波部件性能的问题,基于铝阳极氧化产生大深宽比、高孔隙率均匀纳米级多孔结构的特性,结合蒸发镀银技术,提出一种有效降低表面二次电子发射系数的方法.结果表明,相比于未阳极氧化的铝样片,在不清洗样片的情况下(实际的样片表面都会存在吸附或沾污),测试得到二次电子发射系数曲线的第一能量交叉点E1从45 eV增加到77 eV,最大二次电子发射系数SEY_(max)从2.68减小到1.52;在清洗样片的情况下(清洗是为了去除吸附或沾污,获得理想的表面),测试得到第一能量交叉点E_1从40 eV增加到211 eV,最大二次电子发射系数SEY_(max)从2.55减小到1.36.为了验证本文所提方法对抑制空间大功率微波部件二次电子倍增效应的有效性,分别将获得的未阳极氧化和阳极氧化后的二次电子发射系数数据用于一个X频段阻抗变换器设计中,结果显示,使用本文所提方法后,阻抗变换器的微放电阈值从7000 W提高到125000 W.本文研究的方法不仅对解决空间大功率微波部件的微放电问题有指导意义,而且对真空电子器件、加速器等领域的研究也具有重要参考价值.     

低能氩离子束对多孔铝阳极氧化膜表面的刻蚀效应研究

用低能氩离子束(Ar⁺)处理了多孔铝阳极氧化膜(AAO)表面.扫描电子显微镜和原 子力显微镜结果表明，Ar⁺束刻蚀不仅可以有效地去除AAO反面阻挡层，还可使A AO表面产生多种特殊的形貌，如采用倾角入射可使其表面产生波纹，倾角入射同时旋转样品 台，可实现表面抛光.并结合Bradley和Harper提出的无定形材料表面波纹的形成和演化理论 解释了AAO表面波纹的特征. 关键词： 多孔铝阳极氧化膜 离子束刻蚀     

铝合金阳极氧化过程的分子水平研究

从微观角度，在分子水平上讨论了铝合金阳极氧化膜的成核和生长过程；认为采用直流迭加脉冲方波的电源，可能是进一步改善氧化膜品质的重要途径     

Ti原子在Al(110)表面吸氢过程中催化作用的第一性原理研究

运用第一性原理方法对H₂分子在Ti掺杂和纯的Al(110)表面的吸附情况进行了研究,发现有Ti原子掺杂时,存在一个H₂分子的吸附路径,即位于Al(110)面顶位Ti原子上方的H₂分子会发生解离,并与Ti原子形成TiH₂分子,然后TiH₂分子向能量更低的空位移动并接近Al(110)表面.态密度与电荷布居分析显示,吸附完成后H原子与表面Al原子存在较强的共价键作用,这为Al-H类物质及Na_{3 关键词： 钛 吸附 解离能 第一性原理}     

氧掺杂对钠在石墨烯上吸附性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征石墨烯(P-graphene)和氧掺杂的石墨烯(O-graphene)吸附钠原子的吸附能、电荷密度、态密度以及储存量.结果表明,两种石墨烯中,钠原子的最佳吸附位置都是H位. O-graphene对钠原子的吸附能是-4.347 eV,比P-graphene对钠原子的吸附能(-0.71 eV)低很多. O-graphene中钠原子与氧原子和碳原子发生轨道杂化,P-graphene中没有杂化现象. O-graphene能够吸附10个钠原子,较P-graphene多.因此,O-graphene更适合储钠.     

第一性原理研究Hf对ZrCoH3放氢的影响

过渡金属元素Hf被设计成通过占据Co原子、Zr原子和间隙位点来添加到ZrCoH₃中.通过第一性原理计算研究了Hf对ZrCoH₃放氢的影响.发现用Hf掺杂会使ZrCoH₃不稳定,导致氢离解能(E_d)、Co-H平均单位键长的键序(SBO_Co-H)降低,顺序为Zr₁₆Co₁₆H₄₈> Zr₁₆Co₁₆HfH₄₈> Zr₁₆Co₁₅HfH₄₈> Zr₁₅Co₁₆HfH₄₈.理论研究表明在ZrCoH₃-Hf体系中,较弱的Co-H共价键相互作用、金属特性和Hf-H键的形成都有利于提高ZrCoH₃的放氢能力. Hf原子优先占据间隙位,但这对氢离解能影响很小,氢离解能与位置...     

Adsorption of SO2 molecule on doped (8, 0) boron nitride nanotube: A first-principles study

Adsorptions of SO₂ on Al-, Ca-, Co-, Cu-, Ge-, Ni-, and Si-doped (8, 0) boron nitride nanotube (BNNT) have been studied using first-principles approach based on density functional theory in order to exploit their potential applications as SO₂ gas sensors. The electronic properties of the BNNT-molecule adsorption adducts are strongly dependent on the dopants. The most stable adsorption geometries, adsorption energies, charge transfers, and density of states of these systems are thoroughly discussed. This work reveals that the sensitivity of (8, 0) BNNT based chemical gas sensors for SO₂ can be drastically improved by introducing appropriate dopant. Si is found to be the best choice among all the dopants.     

B、N、S掺杂石墨烯表面质子吸附的第一性原理研究

表面吸附是石墨烯中质子(H~+)输运的基础步骤.本文基于第一性原理计算研究了B、N、S掺杂对石墨烯表面H~+吸附行为的影响.结果表明,B、N、S掺杂对石墨烯的晶体结构、内聚能及电子性质有重要影响,且影响程度与掺杂元素的性质密切相关,进而导致对石墨烯表面H~+吸附行为产生不同程度的影响.从吸附能的观点看,N、B、S掺杂对石墨烯表面H~+的吸附有利.研究结果对石墨烯在氢贮存、氢同位素分离、燃料电池等领域的应用具有重要的指导意义.     

Adsorption of O2 on the CaO and SrO (1 0 0) surfaces: A first-principles study

First-principles calculations based on density functional theory (DFT) have been performed to investigate the adsorption of O₂ on the CaO and SrO (1 0 0) surfaces. The present results indicate that the bridge-top site for both the CaO and SrO (1 0 0) surfaces is the most favorable site for O₂ adsorption, with predicted adsorption energies of 1.437 eV and 1.236 eV, respectively. Detailed analysis of density of states, Mullikan population and vibration frequency are performed. The calculated results imply the possible formation of a peroxo (O₂²⁻) when O₂ is adsorbed with the bridge-top mode on both CaO and SrO (1 0 0) surfaces.     

第一性原理研究氧空位对Ag在MgO(001)面吸附的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,应用Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP),计算了氧空位对Ag原子在MgO(001)面吸附的影响．通过成键过程中电荷密度的变化以及电荷转移的讨论,从原子尺度上分析了MgO(001)面空位点Fs和Fs+对其吸附、聚集与成核属性的影响以及吸附的能量属性.结果表明,相对清洁的MgO表面而言,Ag原子吸附在O空位时,能够更牢固地与MgO表面结合,并吸引更多的Ag原子聚集在一起,形成一个个独立的Ag原子岛.     

Atomic structures and electronic properties of interfaces between aluminum and carbides/nitrides: A first-principles study

We perform a first-principles investigation of the atomic structures and electronic properties of interfaces between aluminum and four kinds of ceramics, TiC, TiN, VC and VN, under three orientations (001), (110) and (111). We find that the stable interfaces are those with bonding between Al atom and metalloid C (or N) atom, which is attributed to the overlap of p states of Al and d states of metalloid atoms at Femi level forming covalent components. Among the interfaces with the three orientations, the (111) interfaces are found to possess the largest adhesion energy in that the stacking of atoms follows intrinsic atomic distribution and this interfacial bonding is relatively strong. It is also found that the interfaces between Al and metal carbides (TiC and VC) are more stable than those between Al and metal nitrides (TiN and VN).     

Deformation guided unzipping of nanotubes: A first-principles study

Aiming to make narrow nanoribbons, the unzipping process of nanotubes with deformation is studied using first-principles calculation. With the increase of deformation, the most stressed CC bonds become more and more reactive to oxygen, implying that the unzipping path can be tuned via elegant deformation modulation and this is verified.     

In assisted realization of p-type C-doped ZnO: A first-principles study

C mono-doped and C–In co-doped ZnO are investigated by the first-principles calculations. It is found that the C mono-doped ZnO is p-type with hole carriers locating nearby valence band maximum. Furthermore, a shallower C acceptor energy level appears in the band gap after incorporating In into C-doped ZnO system. Meantime, compared with C mono-doped ZnO, C–In co-doped ZnO has a lower formation energy, correspondingly a higher chemical stability, and thus to enhance the incorporation efficiency of C. These results suggest that C–In co-doping method provided an efficient technique for realizing p-type ZnO.     

高压下KMgF_3晶体光学性质的第一性原理研究

本文采用第一性原理的方法,在100 GPa的压力范围内,计算了KMgF_3的理想晶体和含空位缺陷晶体的光学性质.吸收谱数据表明,在100 GPa范围内,压力因素不会导致KMgF_3晶体在可见光区有光吸收行为.钾、镁和氟空位缺陷的存在会使得KMgF_3晶体的吸收边红移(其中氟空位缺陷引起的红移最显著),但这些红移不会导致它在可见光区出现光吸收的现象.能量损失谱数据显示,压力因素不仅会使得KMgF_3晶体的能量损失谱有蓝移的行为,而且还会引起它的较强谱峰个数发生变化.在100 GPa处的缺陷晶体数据指明,氟空位缺陷会导致其能量损失谱的两个较强谱峰的峰值强度明显降低.分析表明,KMgF_3晶体有成为冲击窗口材料的可能,并且本文所获得的结果对未来的实验探究有参考作用.     

高压下BaLiF3晶体光学性质的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法, 在190 GPa的压力范围内, 计算了BaLiF3理想晶体和含空位点缺陷晶体的光学性质. 吸收谱数据表明, 压力因素不会导致BaLiF3晶体在可见光区有光吸收的行为. 空位点缺陷的存在会使得BaLiF3的吸收边红移(其中氟空位点缺陷引起的红移最显著) , 但这些红移不会导致它在可见光区内出现光吸收的现象. 波长在532 nm处的折射率数据显示, BaLiF3的折射率将随压力升高而增大. 氟空位点缺陷将导致BaLiF3的折射率增大, 但钡空位点缺陷和锂空位点缺陷的存在对其基本没有影响. 本文预测, BaLiF3晶体有成为冲击光学窗口材料的可能.