FeVO_4电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了三斜结构FeVO_4的结构,基态的能带结构、总态密度和分波态密度.将FeVO_4非共线的螺旋磁结构简化为六种不同的反铁磁结构,通过比较不同自旋构型的总能确定了基态磁结构.能带计算和总态密度结果均显示FeVO_4是能隙为2.19 e V的半导体,与实验结果相符.考虑Fe原子的在位库仑能,FeVO_4的能带结构和态密度都发生变化,说明FeVO_4晶体是一个典型的强关联电子体系.     

CaB6电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理的分子动力学方法系统地计算了温度为300K时CaB6基态的电子结构、态密度和光学性质.能带结构分析表明CaB6属于一种直接带隙半导体;其导带主要由Ca的3d态电子构成,价带主要由B的2p态电子构成,静态介电常数ε1(0)=7.8,折射率n(0)=2.8,吸收系数最大峰值为4.37×105...     

Sc2O3电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,研究了Sc2O3的电子结构、态密度和光学性质. 计算结果表明：Sc2O3是一种直接带隙半导体,其能带宽度为3.79eV,价带顶部主要由O的2p和Sc的3p3d杂化而成,导带主要由Sc的3d和O的2p构成. 同时,文中也分析了Sc2O3的介电函数、折射率、光电导率和吸收谱等光学性质. 计算得到静态介电常数 ,折射率n0=1.25,在紫外区有较大的吸收系数.     

Ti-V系合金的结构、力学性质及电子结构的第一原理研究

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了Ti-V系合金Ti_3V, TiV和TiV_3的晶体结构,电子结构及力学性质.结果表明, TiV_3结构最稳定,其次是TiV,而Ti_3V稳定性最弱,但是, Ti_3V形成能力最强.三种合金的自间隙构型中,与Ti的自间隙构型相比,更容易形成V的自间隙构型;不管是Ti自间隙还是V自间隙, TiV_3的自间隙形成能均最大.力学性质的计算表明:三种合金均满足力学稳定性标准,且都为韧性材料;体模量及硬度计算表明, TiV_3的硬度最高,其次是TiV, Ti_3V的硬度最低,这与自间隙能的计算结果一致.电子结构计算表明:在费米能级处,三种合金均主要由Ti, V的p, d轨道电子提供态密度, TiV_3合金电子结构最稳定.差分电荷密度计算表明:在Ti_3V合金中,金属性强于共价性.在Ti_3V, TiV, TiV_3三种合金中,金属性逐渐减弱,共价性逐渐增强,合金变得稳定.     

潜在超导母体材料LaOMnSe的第一性原理研究

通过第一性原理计算,我们研究了LaOMnSe的结构、电子性质和磁性质．我们发现LaOMnSe在11点附近存在三个类空穴费米面,在M点附近有两个类电子费米面．如果将类空穴费米面平移（π,π,O）,则类空穴费米面就会和类电子费米面在很大程度上重叠,这种费米面嵌套将会导致磁不稳定性和自旋密度波（SI）、V）,和LaOFeAs...     

蛋白质分子电子结构的第一性原理从头计算

蛋白质分子电子结构的计算对生命科学和计算机药物设计有重要的科学意义和应用价值,但对计算方法和计算机也是巨大的挑战。团簇埋入自治计算法是近年来发展起来的“第一性原理”、从头计算法。它采用局域化无相互作用单电子模型,结合“分块－合拢”技术,使计算量大大减少。最近,应用该方法,对一个真实蛋白质分子（南瓜种子中的胰蛋白酶抑止因子ＣＭＴＩ－Ｉ）电子结构的首次“第一性原理”、全电子、全势场、从头计算获得成功。表明生物大分子电子结构的计算在现有计算机条件下已成为现实,使从本质上揭开生命奥秘成为可能。本介绍了上述计算的基本理论、方法和结果。     

PrB6电子结构及光学性能的第一性原理研究

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,系统研究了稀土PrB6的电子结构、自旋极化态密度和光学性质,并在此基础上预测了PrB6薄膜的太阳辐射屏蔽性能。研究发现：PrB6属于金属导体材料,其费米面附近的能带主要由B的2p和Pr的4f层的电子态构成;PrB6对近红外辐射具有较高的反射率和较强的吸收;PrB6薄膜的理论透过率曲线在可见光区呈“吊铃”型分布,其不仅具有较好的可见光透过率而且对紫外和近红外辐射具有较强的屏蔽性能。此研究结果将为PrB6光电材料的设计和应用提供理论依据。     

PrB6电子结构及光学性能的第一性原理研究

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,系统研究了稀土PrB6的电子结构、自旋极化态密度和光学性质,并在此基础上预测了PrB6薄膜的太阳辐射屏蔽性能。研究发现：PrB6属于金属导体材料,其费米面附近的能带主要由B的2p和Pr的4f层的电子态构成;PrB6对近红外辐射具有较高的反射率和较强的吸收;PrB6薄膜的理论透过率曲线在可见光区呈“吊铃”型分布,其不仅具有较好的可见光透过率而且对紫外和近红外辐射具有较强的屏蔽性能。此研究结果将为PrB6光电材料的设计和应用提供理论依据。     

Mg,Al掺杂对LiCoO2体系电子结构影响的第一原理研究

为了研究Mg ,Al掺杂对锂二次电池正极材料LiCoO2 体系的电子结构的影响 ,进而揭示Mg掺杂的LiCoO2 具有高电导率的机理 ,对Li(Co ,Al)O2 和Li(Co,Mg)O2 进行了基于密度泛函理论的第一原理研究 .通过对能带及态密度的分析 ,发现在Mg掺杂后价带出现电子态空穴 ,提高了电导 ,并且通过歧化效应 (disproportionation)改变了Co 3d电子在各能级的分布 ,而Al掺杂则没有这些作用 .O2 - 的离子性在掺杂后明显增强 .     

卤化硅烯结构、电子和光学性质的第一性原理研究

二维硅烯的商业用途通常受到其零带隙的抑制,限制了其在纳米电子和光电器件中的应用.利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,单层硅烯的带隙通过卤原子的化学官能化被成功打开了,并综合分析了卤化对单层硅烯的结构,电子和光学性质的影响.研究结果表明卤化使结构变得扭曲,但保持了良好的稳定性.通过HSE06泛函,全功能化赋予硅烯1.390至2.123 eV的直接带隙.键合机理分析表明,卤原子与主体硅原子之间的键合主要是离子键.最后,光学性质计算表明,I-Si-I单层在光子频率为10.9 eV时达到最大光吸收,吸收值为122000 cm^-1,使其成为设计新型纳米电子和光电器件的有希望的候选材料.     

CeO2的电子结构，光学和晶格动力学性质：第一性原理研究

基于考虑了Ce-4f电子间的库仑作用U和交换作用J的LDA+U方案,应用第一性原理计算系统研究了CeO₂的电子结构,光学和晶格动力学性质.电荷密度和电子局域函数的分布特征表明,CeO₂是属于共价键的绝缘体.介电常数、玻恩有效电荷张量和声子色散曲线的计算值和相应的实验结果符合得比较好. 关键词： 电子结构 光学性质 晶格动力学 第一性原理计算     

碳掺杂BaTiO3的电子结构和磁性研究

基于密度泛函理论,从头计算了C间隙和替位氧掺杂立方结构BaTiO3的电子结构和磁学性质．结果表明C掺杂BaTiO3在自旋极化状态下的总能量比自旋非极化状态下的总能量小,说明C掺杂BaTiO3的基态具有铁磁性．从态密度和自旋电子密度分布可知,C位于BaTiO3间隙的磁性机理和过渡金属掺杂半导体产生磁性的机理类似：C替位掺杂BaTiO3体系磁性源于未配对的C2p电子．     

Half-metallic ferromagnetism in C-doped zinc-blende ZnO: A first-principles study

We perform a first-principles study of electronic structure and magnetism of C-doped zinc-blende ZnO using the full-potential linearized augmented plane wave method. Results show that C-doped zinc-blende ZnO exhibits half-metallic ferromagnetism with a stable ferromagnetic ground state. The calculated magnetic moment of the 32-atom supercell containing one C dopant is 2.00 μ B , and the C dopant contributes most. The calculated low formation energy suggests that C-doped zinc-blende ZnO is energetically stable. The hole-mediated double exchange mechanism can be used to explain the ferromagnetism in C-doped zinc-blende ZnO.     

Electronic structure and optical properties of Mg_xZn_(1-x)S bulk crystal using first-principles calculations

We perform the first-principles calculations within the framework of density functional theory to determine the elec- tronic structure and optical properties of MgxZnl-xS bulk crystal. The results indicate that the electronic structure and optical properties of MgxZnl_xS bulk crystal are sensitive to the Mg impurity composition. In particular, the MgxZnl-xS bulk crystal displays a direct band structure and the band gap increases from 2.05 eV to 2.91 eV with Mg dopant compo- sition value x increasing from 0 to 0.024. The S 3p electrons dominate the top of valence band, while the Zn 4s electrons and Zn 3p electrons occupy the bottom of conduction band in MgxZnl_xS bulk crystal. Moreover, the dielectric constant decreases and the optical absorption peak obviously has a blue shift. The calculated results provide important theoretical guidance for the applications of MgxZn1-xS bulk crystal in optical detectors.     

CoSi电子结构第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性扩展平面波法，首先对CoSi的晶胞参数进行优化计算，CoSi多粒子系统的最低能量为-134684297Ry，此时其晶胞处于最稳态，与最稳态对应的晶胞体积V0等于5899360a.u.3,晶胞参数为a=b=c=04438nm；然后计算了优化后的CoSi的电子结构及Si侧Al掺杂的CoSi075Al025的电子结构并分析了两者的电子结构特征，计算的CoSi电子能态密度与已有的计算结果整体形貌相同，但存在局部差异，Al掺杂后费米面发生了偏移；最后探讨了两者的电子结构对热电性能的影响，Al掺杂可提高CoSi的材料参数B，因此有望提高其热电性能. 关键词： 第一性原理 电子结构 热电性能     

Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb元素掺杂对B2构型NiTi金属间化合物电子结构的影响.点缺陷生成能的计算结果表明,Nb原子掺杂后,NiTi中产生Ni原子和Ti原子空位和反位点缺陷所需要的能量均明显升高;态密度计算结果表明,Nb原子掺杂后与临近原子发生了明显的s-s, p-p和d-d电子相互作用,增加了与临近原子之间的电荷密度,有利于Nb与合金原子的成键.这些由Nb掺杂所导致的NiTi电子结构和键合特征的变化均有利于促进Nb与合金原子的相互作用,在一定程 关键词： NiTi金属间化合物 点缺陷 电子结构 第一性原理计算     

Defect-induced ferromagnetism in rutile TiO_2 : A first-principles study

Based on first-principles calculations, the electronic and magnetic properties of undoped and Li-doped rutile TiO2 have been studied. The results demonstrate that a cation vacancy can arouse ferromagnetism in TiO2 and the magnetic moment mainly comes from p orbitals of O atoms around the Ti vacancy. However, the Ti vacancy under normal conditions is very difficult to form due to its high formation energy. Our calculations indicate that Li-doped TiO2 can reduce the formation energy while keeping the magnetism. The large magnetization energy indicates that Li-doped TiO2 is a promising room-temperature diluted magnetic semiconductor.     

Effects of chromium on structure and mechanical properties of vanadium:A first-principles study

Stability and diffusion of chromium （Cr） in vanadium （V）, the interaction of Cr with vacancies, and the ideal me- chanical properties of V are investigated by first-principles calculations. A single Cr atom is energetically favored in the substitution site. Vacancy plays a key role in the trapping of Cr in V. A very strong binding exists between a single Cr atom and the vacancy with a binding energy of 5.03 eV. The first-principles computational tensile test （FPCTT） shows that the ideal tensile strength is 19.1 GPa at the strain of 18% along the [100] direction for the ideal V single crystal, while it decreases to 16.4 GPa at a strain of 12% when one impurity Cr atom is introduced in a 128-atom V supercell. For shear deformation along the most preferable { 110} （111） slip system in V, we found that one substitutional Cr atom can decrease the cleavage energy （7cl） and simultaneously increase the unstable stacking fault energy （]＇us） in comparison with the ideal V case. The reduced ratio of ]＇cl/]＇us in comparison with pure V suggests that the presence of Cr can decrease the ductility of V.     

Electronic structures and thermoelectric properties of solid solutions CuGa_(1-x) In_xTe_2 : A first-principles study

The electronic structures of solid solutions CuGal_xlnxTe2 are systematically investigated using the full-potential all-electron linearized augmented plane wave method. The calculated lattice parameters almost linearly increase with the increase of the In composition, which are in good agreement with the available experimental results. The calculated band structures with the modified Becke-Johnson potential show that all solid solutions are direct gap conductors. The band gap decreases linearly with In composition increasing. Based on the electronic structure calculated, we investigate the thermoelectric properties by the semi-classical Boltzmann transport theory. The results suggest that when Ga is replaced by In, the bipolar effect of Seebeck coefficient S becomes very obvious. The Seebeck coefficient even changes its sign from positive to negative for p-type doping at low carrier concentrations. The optimal p-type doping concentrations have been estimated based on the predicted maximum values of the power factor divided by the scattering time.     

Heusler合金Ni2MnSi的电子结构、磁性、压力响应及四方变形的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影扩充波函数（PAW）方法,计算了化学计量的Ni₂MnSi的晶体结构、磁性、电子结构、压力响应以及四方变形. 计算结果表明,在Ni₂MnSi的总磁矩中,Mn原子对总磁矩的贡献最大;Ni₂MnSi的总态密度的低能部分主要由Si-s投影态密度决定,高能部分主要由Ni-d,Mn-d和Si-p的投影态密度决定;Ni₂MnSi在四方变形中,在095<c/a<11 关键词： 第一性原理 电子结构 压力响应 四方变形