第一原理计算在铁（镍）基超导体中的应用

铁（镍）基超导体的发现引起了凝聚态物理界的广泛兴趣和关注.第一原理计算以其快速、准确等优点在铁（镍）基超导研究过程中做出了巨大贡献.文章主要介绍了第一原理计算在该研究领域所取得的成果,其中包括电子结构计算,磁性基态的寻找和解释,声子谱和电声子耦合,以及关联效应在该类材料中的作用等.文章还简略介绍了目前的研究现状以及存在的问题,分析了未来的研究方向和可能的解决办法.     

硫原子在镍基合金825(001)面吸附的第一性原理研究

元素硫在镍基合金表面吸附产生严重的电化学腐蚀,为从原子尺度研究硫腐蚀机理,采用第一性原理方法,构建并优化了镍基合金825的晶胞结构模型,计算分析了S原子在镍基合金825耐蚀性较差面(001)晶面的吸附及电子转移情况.结果表明:Ni原子占据顶角, Cr原子和Fe原子对称占据面心是镍基合金825稳定的晶胞结构;原子S在镍基合金825(001)面上最稳定的吸附位为四重穴位,吸附能为-6.51 eV; S吸附前后的态密度(DOS)和二维电荷差分密度图(DCD)对比发现,镍基合金825中Fe与S之间电荷偏移明显,形成离子键,易生成腐蚀产物Fe_xS_y. S的吸附对镍基合金825中Cr原子的电子分布影响不大,且合金中Cr和Ni抑制了合金中Fe与S之间的相互作用,从而提高了合金耐蚀性.     

ICP-AES法测定铁-镍-钴基高温合金中的镧、钇

本文研究了铁－镍－钴基合金中Ｌａ,Ｙ元素的电感耦合等离子体发射光谱的测定,并研究了基体和共存元素对测定的影响。通过精密度和准确度试验,表明方法准确,可靠,并取得了满意的结果。     

c轴织构1111型铁基超导体临界传输电流密的计算

采用最大网络流量模型和Ford-Fulkerson算法思想编写的Matlab程序在计算c轴织构122型铁基超导体临界传输电流密度时表现出色。变动部分参数后,该模型和计算方法也同样适用于其它铁基超导体。这里计算了c轴织构的1111型铁基超导体在不同温度和磁场下的临界电流密度Jc,并研究了材料的相对密度对Jc的影响。     

LiAl中空位形成能的第一原理计算

LiAl是一种非常典型和有重要用途的金属间化合物.采用平面波展开和第一原理赝势法，计算了LiAl化合物中Li空位和Al空位的形成能和空位周围的原子弛豫，讨论了空位形成时电荷密度的重新分布、相应的电子态密度以及能带结构等性质. 关键词： LiAl 空位形成能 第一原理计算     

稀土元素在铁基、镍基溶液中的热力学性质、相平衡及其作用机理的研究

一、成果内容简介 从1960年开始,我们系统地研究了七种稀土加入剂在十多种钢、铁溶液及金属材料中的作用机理,并研究了钇、铈、镧、钕、钐在28个铁基、镍基的三元、四元溶液体系的热力学性质和相平衡. 作者在1963年7月号的《科学通报》中,曾较系统地提出了稀土在冶金溶液及金属材料中,在纯化、夹杂物变性、改善铸态组织与性能、合金化等方面的十四种作用及其机理. 八十年代以来,我们研究组在28个溶液体系中,在钢、铁和镍基合金冶炼温度范围内,获得了各稀土元素分别与硫、氧、碳、氮、硫加氧等元素相互作用的规津和热力学性质.它们包括反应平…     

电沉积铁层晶体结构变化的第一性原理计算

研究了以氯化亚铁为主盐的电镀铁工艺,通过扫描电子显微镜微观形貌分析,铁镀层具有均匀致密结构,铁晶体具有较小的尺寸。通过X射线衍射测试发现,铝基底对铁镀层具有明显的诱导作用,然而随着沉积时间的增加,铁镀层逐渐趋向于Fe（211）晶面择优取向。采用第一性原理计算了不同晶面的表面能,铁晶体不同晶面的表面能依次为Fe（211）＜ Fe（110）＜Fe（200）,这很好地解释了Fe（211）晶面择优取向使体系的整体能量降低,有益于铁镀层的稳定性。

     

电沉积铁层晶体结构变化的第一性原理计算

研究了以氯化亚铁为主盐的电镀铁工艺,通过扫描电子显微镜微观形貌分析,铁镀层具有均匀致密结构,铁晶体具有较小的尺寸。通过X射线衍射测试发现,铝基底对铁镀层具有明显的诱导作用,然而随着沉积时间的增加,铁镀层逐渐趋向于Fe（211）晶面择优取向。采用第一性原理计算了不同晶面的表面能,铁晶体不同晶面的表面能依次为Fe（211）＜ Fe（110）＜Fe（200）,这很好地解释了Fe（211）晶面择优取向使体系的整体能量降低,有益于铁镀层的稳定性。     

MgO单晶势垒磁性隧道结的第一性原理计算和实验研究

在MgO单晶势垒磁性隧道结中发现的室温高隧穿磁电阻现象,是近些年自旋电子学以及磁性隧道结磁电阻材料研究中的又一重大突破.本文主要评述和介绍2001年以来MgO单晶势垒磁性隧道结第一性原理计算和实验上的重要进展,以及介绍利用Layer-KKR第一性原理计算方法研究的Fe(001)/MgO/Fe、Fe(001)/FeO/MgO/Fe、Fe(001)/Mg/MgO/Fe、Fe(001)/Co/MgO/Co/Fe和Fe(001)[MgO/Fe/MgO/Fe等基于单晶MgO(001)单势垒及双势垒磁性隧道结材料的电子结构和自旋相关输运性质研究的最新进展.这些第一性原理定量计算的结果,不仅从物理上增强了对MgO单晶势垒磁性隧道结的电子结构和自旋相关输运特性的了解,而且对于研究新型室温磁电阻隧道结材料及其在自旋电子学器件中的广泛应用,具有一定的参考价值.     

O2在Mo(001)表面吸附的第一原理研究

采用第一原理方法计算了O2分子在 Mo(001) 表面的吸附,得到了吸附构型的各种参数,并且计算了O2分子在 Mo(001) 表面4个位置（顶位,桥位,穴位垂直,穴位平行）吸附后的能量,结果表明在顶位吸附能最高。通过对O2分子在 Mo(001) 表面吸附的原子轨道电荷分布与态密度图的分析可以看出在吸附过程中主要是O原子的2p轨道电子与钼的4s和4d轨道电子的相互作用。     

High-pressure synthesis and physical properties of new iron (nickel)-based superconductors

We have utilized a high-pressure (HP) technique to synthesize a series of newly-discovered iron (nickel)-based superconductors. For the LnFeAsO-based superconductors (Ln = lanthanide), we show that the introduction of oxygen (O)-deficiency in the LnO layers, which is achievable only through HP process, is an effective way to dope electron carriers into the system, which results in yielding the superconducting transition temperature (T_c) comparable with those for F-substituted counterpart. The effect of O-deficiency, variation of Ln ions, and the external pressure on T_c are examined. All the experimental data indicate strong correlation between the crystal structure and the superconductivity of the oxypnictide superconductors. Upper critical field measurement on single crystalline sample of PrFeAsO_1?y shows the superconducting anisotropy of 5, which is smaller than cuprates. We also demonstrate that HP technique is applicable for the so-called ‘122’ systems, by showing the results on polycrystalline (Ca, Na)Fe₂As₂, (Ba, K)Fe₂As₂, as well as single crystal BaNi₂P₂ samples.     

锂电池正极材料Li(Co,Ni)O2化合物的第一性原理研究

锂离子电池以其高能量存储密度和优良的循环性能而受到广泛关注, 尤其是其正极材料成为储能材料领域的研究热点.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对LiCoO2,LiNiO2和Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物的晶体结构、电子结构、化学键合特性进行了研究. 结果表明：Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物中主要是氧和过渡金属之间成键, 锂原子对晶体总态密度贡献很少. Ni/Co混合后将导致Li(Co0.5Ni0.5)O2中Co的3d轨道和O的2p轨道之间成键得以加强.     

锂电池正极材料Li(Co,Ni)O2化合物的第一性原理研究

锂离子电池以其高能量存储密度和优良的循环性能而受到广泛关注, 尤其是其正极材料成为储能材料领域的研究热点.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对LiCoO2,LiNiO2和Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物的晶体结构、电子结构、化学键合特性进行了研究. 结果表明：Li(Co0.5Ni0.5)O2化合物中主要是氧和过渡金属之间成键, 锂原子对晶体总态密度贡献很少. Ni/Co混合后将导致Li(Co0.5Ni0.5)O2中Co的3d轨道和O的2p轨道之间成键得以加强.     

S在Pt皮肤Pt3Ni(111)面吸附的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算并分析了S原子在 Pt皮肤Pt3Ni(111)面不同位置的吸附特性.结果表明：S原子在Pt皮肤Pt3Ni的fcc位吸附最强,吸附能为5. 49 eV;与S原子在纯净Pt(111)表面的吸附相比,S原子在Pt皮肤Pt3Ni表面相应吸附位置的吸附能变小、与近邻的Pt原子形成的S-Pt键变长,表明掺杂的Ni会减小相应位点S原子的吸附能,降低体系对S原子的吸附能力,进而减弱S吸附对体系催化能力的影响;态密度分析发现, S原子的吸附使得Pt基催化剂的催化活性降低,主要是S的2p电子引起的;这些结果将为后续研究Pt基合金电极抗S中毒效果以及探究S原子吸附后Pt3Ni的活性位提供依据.     

（FeCp_2）_（0.65）[Ni（C_3S_7）_2]的合成及电化学性质研究

合成了一种新型的导电配位型化合物（FeCp2）0.65[Ni（C3S7）2]。通过EA,ICP,1H NMR,UV对该化合物进行了表征,并通过循环伏安法和变温四探针法对其电化学性质进行了研究。结果表明分子中S原子个数增多以及二茂铁阳离子（FeCp2＋）的引入有利于导电性能的提高。     

As3d core level studies of (GaMn)As annealed under As capping

The surface of a Ga_0.95Mn_0.05As layer subjected to low temperature annealing under As capping has been studied by core level photoemission with focus on As3d spectrum. By detailed comparison with the surface of pure GaAs subjected to the same surface treatment, the As spectral component of the reacted surface layer has been identified. The relative intensity of this component is consistent with the notion of an MnAs monolayer terminating the annealed (GaMn)As surface.     

(FeCp_2)_(0.65)[Ni(C_3S_7)_2]的合成及表征

合成了一种新型的导电配位型化合物(FeCp2)0.65[Ni(C3S7)2]。通过元素分析(EA),电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES),核磁共振(1HNMR),紫外光谱(UV)对该化合物进行了表征。     

CO分子在Co(0001)表面吸附的第一性原理研究

应用第一性原理对CO分子在Co(0001)表面( squar3× squar3)R30°−CO吸附结构进行不同形式的密度泛函计算研究. 结果表明：吸附能修正前,仅RPBE泛函预测CO顶位吸附;而修正后PW91、PBE和PKZB泛函结果也表明CO分子Top顶位吸附最稳定,与实验结果一致.对于吸附几何结构、吸附前后体系功函、C-O伸缩振动频率和CO分子态密度分布,所有泛函给出一致的结果,且与已有实验结果符合.     

Vibrational spectra of nickel metalloporphyrins: An algebraic approach

One of the most interesting areas of current research in molecular physics is the study of the vibrationally excitated states of medium and large molecules. In view of the considerable amount of experimental activity in this area, one needs theoretical models within which to interpret experimental data. Using Lie algebraic method, the vibrational energy levels of nickel metalloporphyrins like Ni(OEP), Ni porphyrin and Ni(TPP) are calculated for 16 vibrational modes. The algebraic Hamiltonian