ZrRh晶体结构、弹性性质和电子结构的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了ZrRh的晶体结构、弹性性质和电子结构性质.结果表明:计算的B2、B19'和ZrIr结构的平衡晶格常数与相应的实验参数符合很好.从形成焓和态密度的角度来看,ZrRh的相稳定顺序是ZrIrFe BB19'B2,ZrIr结构是最稳定的.ZrIr结构的形成焓最小,说明ZrIr结构最容易生成.利用应力-应变的方法计算了ZrRh的弹性常数,表明B2、FeB和ZrIr结构是力学稳定的.B/G和泊松比均表明ZrRh具有很好的延展性.对ZrRh的态密度研究发现,增强的Rh4d态与Zr4d态杂化作用是ZrIr结构稳定的主要原因.     

高压下NH_4ClO_4结构、电子及弹性性质的第一性原理研究

研究高压下NH_4ClO_4的结构和性质对于NH_4ClO_4在固体推进剂和炸药的安全应用具有重要意义.采用基于色散校正密度泛函理论的第一性原理方法,研究了0—15 GPa静水压力下NH_4ClO_4的晶体结构、分子结构、电子性质和弹性性质,计算结果与实验值具有较好的一致性.在压强为1,4和9 GPa时,NH_4ClO_4的晶体参数、键长和分子构型等均出现不连续变化,说明了在压强作用下结构发生变化.随着压强增加,氢键增多且作用增强,由分子内氢键向分子内和分子间的氢键转变;导带态密度峰值增加,电子局域性增强,晶体内N-H和Cl-O共价键作用增强,带隙增大,不同相变区域内带隙呈线性关系.0—15 GPa条件下NH_4ClO_4的弹性常数满足力学稳定性标准,采用Voigt-Reuss-Hill方法计算了体积模量B,剪切模量G和杨氏模量E,根据Cauchy压力和B/G值,说明NH_4ClO_4属于韧性材料,随着压强增加韧性增强.     

L12型铝合金的结构、弹性和电子性质的第一性原理研究

运用第一性原理方法研究了L12型铝合金相Al3Sc和Al3Zr的晶体结构、电子结构和弹性.结合能和形成能的计算表明,两种合金具有较强的合金化能力,且Al3Zr较Al3Sc具有更强的结构稳定性.电子结构分析表明,费米能级以下较多的价电子数决定了Al3Zr具有较强的结构稳定性.计算并分析比较了两种合金相的单晶弹性常数(C11,C12和C44)以及多晶弹性模量(体弹性模量B、剪切模量G、杨氏模量Y、泊松比ν和各向异性因子A).通过对比实验和其他理论计算结果,进一步分析和解释了两种合金相的力学性质.     

过渡金属与氮共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA)研究了过渡族金属(Mn,Fe,Co,Cu)与N共掺杂ZnO的能带结构、电子态密度分布、差分电荷密度和光学性质.计算表明Mn，Fe，Co与N共掺ZnO的光学性质与Mn，Fe，Co单掺杂相近，但是过渡族金属与N共掺杂有利于获得p型ZnO. 关键词： ZnO 第一性原理 电子结构 光学性质     

Mg2Sn电子结构及热力学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了Mg2Sn基态的电子结构、弹性常数和热力学性质.计算结果表明Mg2Sn的禁带宽度为0.1198eV.运用线性响应方法确定了声子色散关系和态密度,得出Mg2Sn的热力学性质如等容比热和德拜温度.计算Mg2Sn的热导率并与实验数据相比较.     

过渡金属Tc及其氮化物TcN,TcN2,TcN3与TcN4低压缩性的第一性原理计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了Tc及其氮化物的弹性性质、电子结构、原子布局数等,并分析和计算了它的氮化物的理论硬度.结果表明随着Tc中氮的掺入量的渐增,出现层状结构,它们的弹性模量并非单调增加,其中TcN的体弹模量最大而剪切模量最小;层状结构的TcN3的剪切模量最大而体弹模量最小,TcN4的理论计算硬度最大.说明在Tc的氮化物中,其体弹模量与材料的晶体结构、平均每个原子上的电荷密度和材料的质量密度有关;化学键的共价性结构和氮元素的含量对理论计算硬度有正作用;而剪切模量的极大值则与其层状结构及体系中一定量的方向基本一致的N-N键相关.     

BaHfO3纳米薄膜电子结构、光学和弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似（LDA）下研究了厚度为0.626～2.711nm (100)面BaHfO3薄膜的电子结构、光学和弹性性质．电子结构和光学性质计算结果表明：以BaO为表面层原子的BaHfO3纳米薄膜均为直接带隙半导体材料,带隙随薄膜厚度减小而逐渐减小,表现出明显的量子尺寸效应,此时薄膜的光学吸收边发生红移,吸收带出现窄化现象．以HfO2作为表面层原子的BaHfO3薄膜则属于间接带隙半导体材料,且带隙随薄膜厚度减小而微弱增加．弹性性质计算结果表明：体弹模量、剪切模量和杨氏模量等表征材料硬度的力学参数均随BaHfO3纳米薄膜厚度减小而显著减小,呈现尺寸效应．电荷密度分布分析揭示了薄膜厚度改变了BaHfO3纳米薄膜的价健特性,这是材料硬度改变的内在原因．该研究结果为BaHfO3纳米薄膜材料的设计与应用提供了理论依据．     

L12型铝合金的结构、弹性和电子性质的第一性原理研究

运用第一性原理方法研究了L1₂型铝合金相Al₃Sc和Al₃Zr的晶体结构、电子结构和弹性.结合能和形成能的计算表明,两种合金具有较强的合金化能力,且Al₃Zr较Al₃Sc具有更强的结构稳定性.电子结构分析表明,费米能级以下较多的价电子数决定了Al₃Zr具有较强的结构稳定性.计算并分析比较了两种合金相的单晶弹性常数（C₁₁,C₁₂和C₄₄）以及多晶弹性模量（体弹性模量B、剪切模量G、杨氏模量Y、泊松比ν和各向异性因子A）.通过对比实验和其他理论计算结果,进一步分析和解释了两种合金相的力学性质. 关键词： 铝合金 第一性原理 结构和电子性质 弹性     

MgNi2Bi4弹性和电子性质的第一性原理研究

Bi基化合物因其奇异的结构和物化性质备受科研人员关注MgNi₂Bi₄是实验上合成的一种新型泡利顺磁性层状金属材料,弱的层间相互作用表明它可能是一种潜在的二维材料本文利用第一性原理计算研究了块体和单层MgNi₂Bi₄材料的弹性和电子性质,结果显示块体MgNi₂Bi₄是一种具有复杂费米面的非磁延展性金属.小的解离能表明在实验上可能可以制备得到单层MgNi₂Bi₄,进一步计算表明单层MgNi₂Bi₄仍为典型的金属材料.我们对MgNi₂Bi₄材料弹性和电子结构的计算和分析有助于未来对该材料的进一步研究.     

第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质

采用第一性原理研究了CdS的六方纤锌矿(WZ), 立方闪锌矿(ZB) 和岩盐矿(RS)相在高压条件下的相稳定性、 相变点、电子结构以及弹性性能.WZ相与RS 相可以在相应的压强范围内稳定存在, 而ZB相不能稳定存在.压强大于2.18 GPa时, WZ相向RS相发生金属化相变.WZ相中S原子电负性大于Cd, 且电负性差值小于1.7, CdS的WZ相为共价晶体.高压作用下, S原子半径被强烈压缩, 有效核电荷增加, 对层外电子吸引能力提高, 电负性急剧增大, 导致S与Cd的电负性差值大于1.7, CdS的RS相以离子晶体存在. WZ相的C₄₄随压强增加呈下降趋势, 导致WZ相力学不稳定, 并向RS相转变.当压强大于2.18 GPa时, RS相C₁₁, C₁₂随压强增加而增大, 并且C₄₄保持稳定, 说明RS相具有良好的高压稳定性与力学性能. 关键词： 第一性原理 相变 电子结构 弹性性质     

过渡金属Tc及其氮化物TcN，TcN$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;，TcN$lt;sub$gt;3$lt;/sub$gt;与TcN$lt;sub$gt;4$lt;/sub$gt;低压缩性的第一性原理计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了Tc及其氮化物的弹性性质、电子结构、原子布局数等,并分析和计算了它的氮化物的理论硬度. 结果表明随着Tc中氮的掺入量的渐增,出现层状结构,它们的弹性模量并非单调增加,其中TcN的体弹模量最大而剪切模量最小;层状结构的TcN₃的剪切模量最大而体弹模量最小,TcN₄的理论计算硬度最大. 说明在Tc的氮化物中,其体弹模量与材料的晶体结构、平均每个原子上的电荷密度和材料的质量密度有关;化学键的共价性结构和氮元素的含量对理论计算硬度有正作用;而剪切模量的极大值则与其层状结构及体系中一定量的方向基本一致的N—N键相关. 关键词： 第一性原理 弹性性质 电子结构     

First-principles study of the elastic constants and optical properties of uranium metal

We perform first-principles calculations of the lattice constants,elastic constants,and optical properties for alphaand gamma-uranium based on the ultra-soft pseudopotential method.Lattice constants and equilibrium atomic volume are consistent pretty well with the experimental results.Some difference exists between our calculated elastic constants and the experimental data.Based on the satisfactory ground state electronic structure calculations,the optical conductivity,dielectric function,refractive index,and extinction coefficients are also obtained.These calculated optical properties are compared with our results and other published experimental data.     

IVB族过渡金属氮化物弹性与光学性质研究

基于密度泛函理论平面波方法研究了IVB族过渡金属氮化物TiN, ZrN, HfN的电子结构、 弹性性质和光学性质. 研究表明, IVB族过渡金属氮化物晶格的电子结构分别体现了共价性、 离子性和金属性, 且基态下体系呈金属性. 各晶格在坐标基矢方向上的杨氏模量的数值与体对角线方向上的差距明显, 体现出典型的弹性性质各向异性, 这导致了实验研究在制备其薄膜时不可避免地产生晶格畸变与微裂纹. 伴随着态密度中赝隙的红移, TiN, ZrN, HfN的金属性依次增强, 使得材料在力学性能方面脆性减弱, 单晶的各向异性程度提升, 以及光学性质方面电子跃迁机理由带内跃迁到带间跃迁转变所需入射光子能量的蓝移和光谱选择性能的下降. 因此, 通过降低IVB族过渡金属氮化物中自由电子的组分以加强材料的共价性, 有利于提高材料弹性性质的各向同性, 改善材料的光谱选择性能. 关键词： 第一性原理 弹性性质 光学性质     

First-principles study of elastic and electronic properties of layered ternary nitride SrZrN2 under pressure

The structural, elastic, and electronic properties of SrZrN₂ under pressure up to 100?GPa have been carried out with first-principles calculations based on density functional theory. The calculated lattice parameters at 0?GPa and 0?K by using the GGA-PW91-ultrasoft method are in good agreement with the available experimental data and other previous theoretical calculations. The pressure dependence of the elastic constants and the elastic-dependent properties of SrZrN₂, such as bulk modulus B, shear modulus G, Young's modulus E, Debye temperature Θ, shear and longitudinal wave velocity V_S and V_L, are also successfully obtained. It is found that all elastic constants increase monotonically with pressure. When the pressure increases up to 140?GPa, the obtained elastic constants do not satisfy the mechanical stability criteria and a phase transition might has occurred. Moreover, the anisotropy of the directional-dependent Young's modulus and the linear compressibility under different pressures are analysed for the first time. Finally, the pressure dependence of the total and partial densities of states and the bonding property of SrZrN₂ are also investigated.     

层状氧化钼的电子结构、磁和光学性质第一原理研究

按照基于自旋密度泛函理论的赝势平面波第一原理计算方法,理论研究了两种层堆叠结构氧化钼(正交和单斜MoO_3)的电子结构、磁性和光学特性,探讨其作为电致变色材料或电磁材料在光电子器件中的技术应用.采用先进的半局域GGA-PW91和非局域HSE06交换相关泛函精确计算晶体结构和带隙宽度.计算得出较低密排面解离能,表明两种层状氧化钼的单片层很容易从体材料上剥落.能带结构和投影态密度分析表明:导带底和价带顶电子态主要来自于层平面方向成键的原子轨道,呈现典型的二维电子结构特征.无缺陷的MoO_3块体材料具有明显的磁矩,O空位会导致磁矩增加;由Mo原子和顶点氧原子产生的亚铁磁耦合磁矩是MoO_3层状材料磁性的主要来源;层状氧化钼在可见光区具有明显的光吸收响应,光吸收谱表现出显著的各向异性并在带电时发生明显的蓝移或形成新的低频可见光吸收峰.计算结果证明层状氧化钼具有明显的电致变色和磁控性能,为设计高性能电磁或光电子功能材料提供了理论依据和技术数据.     

高压下NbN结构和电子性质的第一性原理计算

摘要：利用密度泛函理论平面波赝势方法研究了NbN五种结构,即NaCl结构(Fm-3m); CsCl结构 (Pm-3m); ZB结构(F4-3m); 六角δ结构(P63/mmc) and ε (P-6m2)结构。本文对NbN五种结构的机械稳定性,弹性性质和高压下的电子结构等都进行了详细的研究。在NbN的五种晶体结构中,我们发现六角结构NbN要比立方结构稳定,这与实验结果相一致。我们还计算了NbN各种结构的晶格常数、体模量,弹性模量以及弹性各向异性等,结果与已有的理论和实验相吻合。同时发现在290GPa左右,NaCl结构转化为CsCl结构。为了更加深入的研究NbN的高压性能,我们研究了NbN的电子性质,结果发现NbN的不同结构具有金属性,并且在高压下原子间的杂化增强。     

高压下NbN结构和电子性质的第一性原理计算

利用密度泛函理论平面波赝势方法研究了NbN五种结构,即NaCl结构(Fm-3m); CsCl结构 (Pm-3m); ZB结构(F4-3m); 六角δ结构(P63/mmc) and ε (P-6m2)结构。本文对NbN五种结构的机械稳定性,弹性性质和高压下的电子结构等都进行了详细的研究。在NbN的五种晶体结构中,我们发现六角结构NbN要比立方结构稳定,这与实验结果相一致。我们还计算了NbN各种结构的晶格常数、体模量,弹性模量以及弹性各向异性等,结果与已有的理论和实验相吻合。同时发现在290GPa左右,NaCl结构转化为CsCl结构。为了更加深入的研究NbN的高压性能,我们研究了NbN的电子性质,结果发现NbN的不同结构具有金属性,并且在高压下原子间的杂化增强。     

Theoretical investigation of the elastic,electronic, thermodynamic and optical properties of the zinc-blende structure AlN under high pressure

The elastic, electronic, thermodynamic and optical properties of the zinc-blende structure aluminum nitride (AlN) under high pressure have been investigated using first-principles calculations. The dependencies of the elastic constants, the bulk modulus, the shear modulus and energy gaps on the applied pressure are presented, and the results are in good agreement with comparable experimental and theoretical values. Also, the energy band structure and density of states under high pressure have been analysed. Furthermore, the optical constants, including the dielectric function, optical reflectivity, refractive index and electron energy loss, are discussed for radiation up to 50 eV.     

First-principles study of structural,elastic, electronic and optical properties of RDX under pressure

ABSTRACT

The influences of pressure on structural, elastic, electronic and optical properties of α-RDX under pressure from 0 to 40?GPa have been investigated by performing first-principles calculations. The obtained structural parameters based on the GGA-PBE+G calculations are consistent with previous experimental values. The results of B/G, C₁₂-C₄₄ and Poisson's ratio show that α-RDX has changed to ductility under pressure between 0 and 5?GPa. The obvious rotation of NO₂ group in the equatorial position appears, especially in the range of pressure from 10 to 15?GPa, which influences the elastic and mechanical properties of α-RDX. Moreover, we find that the electrons of α-RDX become more active under higher pressure by comparing the curves of DOS under different pressure. Furthermore, the anisotropy of optical properties under different pressures has been shown.     

Mg2Sn电子结构及热力学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了Mg₂Sn基态的电子结构、弹性常数和热力学性质.计算结果表明Mg₂Sn的禁带宽度为0.1198eV.运用线性响应方法确定了声子色散关系和态密度,得出Mg₂Sn的热力学性质如等容比热和德拜温度.计算Mg₂Sn的热导率并与实验数据相比较. 关键词： 第一性原理 电子结构 弹性常数 热力学性质