金属氢化物力学性能的第一性原理研究

采用第一性原理方法详细研究了氟化钙结构的多种金属氢化物MH₂ (M= La, Nd, Gd, Tb, Y, Dy, Ho, Er, Lu, Sc, Ti, Zr, Hf)的力学性质(弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量).计算结果表明, MH₂ (M= La, Nd, Gd, Tb, Y, Dy, Ho, Er, Lu, Sc)在低温下具有稳定的氟化钙结构,其抵抗体积形变, 切应变和拉伸(或压缩)形变的能力从LaH₂, NdH₂, GdH₂, TbH₂, YH₂, DyH₂, HoH₂, ErH₂, LuH₂到ScH₂逐次递增, 而MH₂ (M= Ti, Zr, Hf)在低温下的氟化钙结构不稳定.通过对两种稳定的氢化物(TbH₂, ErH₂) 和两种不稳定的氢化物(TiH₂, HfH₂)的电子态密度以及差分电荷密度进行对比, 发现它们的稳定性与金属和氢之间的相互作用有密切关系.     

高压下Y-Si-H体系晶体结构和超导性质的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法,研究了三元氢化物Y-Si-H体系在高压下的晶体结构、电子性质及超导性质,发现了热力学稳定的YSiH₇、YSiH₉、YSi₂H₁₂和YSiH₁₈,以及热力学亚稳的YSi₂H₁₃、YSi₂H₁₄和Y₂SiH₁₇。电子性质计算表明,YSiH7为绝缘体,YSi₂H₁₃为半导体,其余氢化物均具有金属特性。通过麦克米兰方程估算超导转变温度(T_c)发现,YSi₂H₁₂具有最高的T_c,在100 GPa下为43.5 K。YSi₂H₁₄的动力学稳定压力可降至40 GPa,T_c为23.8 K,是Y-Si二元化合物中最高T_c的2倍,...     

Nb2H的电子结构和相互作用

应用基于密度泛函理论的赝势-平面波方法研究了Nb2H的电子结构和H原子占据点之间的关系.计算结果表明:由4个Nb近邻构成的四面体中心点(T点)为H的稳定俘获点,而由6个Nb近邻构成的八面体中心点(O点)则为相互作用势的极大值点,是不稳定点.相邻T点间存在低能量通道,具有鞍点(S点)结构.在T点及近邻低能通道上,H的1s能级展宽较弱,Nb的4d,5s带部分向下延展,与H带杂化后形成孤立带.当H由T向O移动时,孤立的杂化带向金属价带靠近,带隙逐渐消失.H处于完整宿主晶格中的T点时,布里渊区Г点处的光学声子结构色散较强,而在远离Г点处的色散很弱.H在T点邻域及T-T通道上的电子结构稳定性和声子的色散关系表明,H倾向于以稳定负离子形式存在.     

Nb2H 的电子结构和相互作用

应用基于密度泛函理论的赝势-平面波方法研究了Nb₂H的电子结构和H原子占据点之间的关系.计算结果表明：由4个Nb近邻构成的四面体中心点(T点)为H的稳定俘获点，而由6个Nb近邻构成的八面体中心点(O点)则为相互作用势的极大值点，是不稳定点.相邻T点间存在低能量通道，具有鞍点(S点)结构.在T点及近邻低能通道上,H的1s能级展宽较弱，Nb的4d, 5s 带部分向下延展，与H带杂化后形成孤立带.当H由T向     

金属锇超高压结构的理论研究

本文采用基于从头算演化理论的晶体结构预测方法,对过渡金属锇（Os）的高压结构进行了系统研究. 结果表明,在0~1000 GPa压力范围内,金属Os一直保持六角密堆结构（hcp）,没有发生结构相变,排除了前人提出的hcp到ω相变的可能. 我们深入利用赝势平面波方法和全电子缀加波方法对ω相（P6/mmm）及hcp相进行了优化,并比较了能量随体积（压强）的变化关系,两种方法均证实了我们的结论.     

压力下CaN_2结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

通过运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法结合广义梯度近似对压力下CaN_2的结构稳定性和电子结构进行了理论研究.对结构稳定性的研究表明,ZnCl_2型结构是CaN_2在环境压力下最稳定的结构,而实验上观察到的CaC_2-I型结构是CaN_2高压下(8.7 GPa)的稳定性结构.在50 GPa的压力范围内,CaN_2将发生从ZnCl_2型结构到ThC_2型结构再到CaC_2-I型结构的两次压致结构相变,其相变压力分别为0.81 GPa和8.77 GPa.而对电子结构的研究表明ZnCl_2型、ThC_2型和CaC_2-I型三种结构的CaN_2都表现出了金属特征,三种结构CaN_2当中Ca-N键的离子-共价性特征和N原子间的N=N双键特征得到了确认.     

ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了ZnO原子链的结构稳定性和电子性质.结果表明：ZnO分子可以形成直线形结构、梯子形结构以及双梯子形结构等一维链式结构,而之字形链状结构是不能稳定存在的.计算结果也表明：这些稳定存在的一维原子链结构均表现出间接带隙的特征,而之字形结构的原子链却表现出了类似金属的能带特征. 关键词： 原子链 结构稳定性 电子结构 第一性原理计算     

第一性原理计算Mg2Ni氢化物的电子结构及其稳定性分析

对Mg₂Ni及其氢化物的能量和电子结构进行了第一性原理计算,并对Mg₂Ni低温氢化物和高温氢化物的稳定性进行了分析.结果发现:在Mg₂Ni中,Mg与Ni存在较强的相互作用.H原子的加入使得Mg的价电子向Ni的3d轨道转移,并在Ni-3d轨道和Ni-4p轨道间形成了带隙.Ni-4s和H-1s电子之间的成键作用,使得Mg和Ni间相互作用减弱了;从LT-Mg₂NiH₄中去掉一个H原子比HT-Mg_{关键词： 第一性原理 2}Ni')" href="#">Mg₂Ni 2NiH₄')" href="#">Mg₂NiH₄ 结构稳定性     

第一性原理研究闪锌矿结构CrSe和CrAs半金属铁磁性的稳定性

运用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构CrSe和CrAs的电子结构进行自旋极化计算。闪锌矿结构CrSe和CrAs处于晶格平衡时都具有半金属性,它们自旋向下的电子能带带隙分别为3.38eV 和1. 79eV,同时,它们的自旋总磁矩分别为4.00和3.00μB/formula。自旋总磁矩主要来源于Cr的原子磁矩,Se和As的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,因而它们具有明显的铁磁性特征. 使晶体晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构CrSe和CrAs的电子结构进行计算. 计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-4 % ~ 10 %和-2 % ~10 %时,闪锌矿结构CrSe和CrAs仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00和3.00μB/formula.     

第一性原理研究闪锌矿结构CrSe和CrAs半金属铁磁性的稳定性

运用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法对闪锌矿结构CrSe和CrAs的电子结构进行自旋极化计算.闪锌矿结构CrSe和CrAs处于晶格平衡时都具有半金属性,它们自旋向下的电子能带带隙分别为3.38 eV和1.79 eV,同时,它们的自旋总磁矩分别为4.00和3.00μ_B/formula.自旋总磁矩主要来源于Cr的原子磁矩,Se和As的原子磁矩对总磁矩的贡献很小而且为负值,因而它们具有明显的铁磁性特征.使晶体晶格在±10%的范围内发生各向同性形变,对闪锌矿结构CrSe和CrAs的电子结构进行计算.计算结果表明,当晶格各向同性形变分别为-4%～10%和-2%～10%时,闪锌矿结构CrSe和CrAs仍然保持半金属铁磁性,并且总磁矩都稳定于4.00和3.00μ_B/formula.     

Influence of Ni on Cu precipitation in Fe Cu Ni ternary alloy by an atomic study

The early aging Cu precipitations in Fe-3%Cu and Fe-3%Cu-4%Ni ternary alloys are investigated by molecular dynamics （MD） simulations. The results show that the average size of Cu clusters in Fe-3%Cu-4%Ni alloy is larger than that in Fe-3%Cu alloy. The diffusion of Cu is accelerated by Ni according to the mean square displacement （MSD）. Furthermore, the whole formation process of Cu-rich clusters is analyzed in detail, and it is found that the presence of Ni promotes small Cu-rich clusters to be combined into big ones. Ni atoms prefer to stay at the combination positions of small clusters energetically due to a large number of the first nearest neighbor Cu-Ni interactions, which is verified by first-principles calculations based on density functional theory （DFT）.     

几种三元过渡金属碳化物弹性及电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论平面波方法研究了六方WC型Re_xW_1－xC(x=1, 0.25, 0.75, 0),Re_0.5Os_0.5C和Os_0.5W_0.5C的晶体结构、弹性和电子结构性质.研究发现Re_0.25W_0.75C晶体具有优异的弹性性能及稳定性,其剪切模量(312 GPa)超过了所有其他实验合成和     

Mg-Al-Ca合金中三元Laves相的稳定性和电子结构

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,应用VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package) 计算软件,研究了Mg-Al-Ca合金中三元Laves相,即Ca(Mg1-x,Alx)2和Al2(Ca1-x,Mgx) (x=0, 0.25, 0.50, 0.75, 1)在不同形态结构(C14, C15和C36)下的相稳定性及电子结构。计算所得的晶格常数和实验值吻合很好,形成能和相关能的计算用来研究三元Laves相的合金化能力和稳定性,结果表明：C14-Ca(Mg0.25,Al0.75)2具有很好的合金化能力,而C15- CaAl2具有很好的结构稳定性。态密度和电荷密度的计算用来研究Mg-Al-Ca合金中三元Laves相稳定性的内在微观机制。     

Mg-Y-Zn合金三元金属间化合物的电子结构及其相稳定性的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理平面波赝势方法计算Mg-Y-Zn合金三元金属间化合物X-Mg₁₂YZn 相和W-Mg₃Y₂Zn₃相的晶格常数、形成焓和电子结构. 形成焓的计算结果表明, X-Mg₁₂YZn相和W-Mg₃Y₂Zn₃相都具有负的形成焓, 并且W-Mg₃Y₂Zn₃相的形成焓更低; 电子结构的计算分析表明, W-Mg₃Y₂Zn₃相成键峰主要来自Mg的2p轨道、Zn的3p轨道和Y的4d轨道的贡献. 而X-Mg₁₂YZn相成键峰主要来自Mg的3s和2p轨道、Zn的3p轨道和Y的4d轨道的贡献. 对W-Mg₃Y₂Zn₃相(011)面和X-Mg₁₂YZn相(0001)面的电荷密度分析表明, 两相中Zn-Y原子间都形成了共价键, 且W-Mg₃Y₂Zn₃相的共价性比X-Mg₁₂YZn相的共价性更强. 在费米能级低能级处, W-Mg₃Y₂Zn₃相具有更多的成键电子数, 决定了W-Mg₃Y₂Zn₃相比X-Mg₁₂YZn相有更好的相稳定性.     

Similarity of optical properties of hydrides and semiconductors for antireflection coatings

The electronic structure and optical properties of the complex hydrides Ca₂FeH₆, Ca₂RuH₆, Mg₂FeH₆, Mg₂RuH₆, Sr₂FeH₆, Sr₂RuH₆ and Sr₂OsH₆ were studied using first-principles calculations. Optical spectra of the hydrides were compared with those of SiN _x , In₂O₃ and ZnO determined from theoretical calculations and measured experimentally. Based on an analysis of band structure, it is found that the electrical conductivity of the hydrides is expected to be poor. However, optical properties of the hydrides in the energy range 0–3 eV are found to be almost the same as those of SiN _x , In₂O₃, ZnO and TiO₂. Hydrides are suggested to be used as antireflection layers and for passivation of surface and bulk defects. This finding could be useful for electronic device technology including solar cells.     

高压下MgN8晶体结构理论模拟与物性研究

基于密度泛函理论第一性原理的方法,使用CALYPSO结构搜索技术结合VASP软件,在0~100 GPa压强范围内对MgN8的晶体结构进行预测,并对预测的结构进行系统研究。结果表明:在常压下,空间群为P4/mbm的α-MgN8晶体结构的焓值最低;当压强达到24.3 GPa和68.3 GPa时发生相变,分别相变成空间群为P4/mnc的β-MgN8相和空间群为Cmcm的γ-MgN8相,两次相变均为对应体积坍塌的一级相变。电子性质计算结果表明,α-MgN8相的导带与价带之间具有3.09 eV的带隙,表明该结构具有非金属性;β相和γ相具有明显的金属特征。Bader电荷转移计算表明,随着压力的增加,Mg原子向N原子转移的电荷逐渐增多。     

First-Principles Study on Electronic Structure and Half-Metallic Properties of CoNCN and NiNCN

We studied the electronic structure of the two new transition-metal carbodiimides CoNCN and NiNCN using first-principles method, which is based on density-functional theory （DFT）. The density of states （DOS）, the total energy of the cell and the spin magnetic moment of CoNCN and NiNCN were calculated. The calculations reveal that the compound CoNCN and NiNCN have hall-metallic properties in ferromagnetic ground state, and the spin magnetic moment per molecule is about 7.000 μB and 6.000 μB for CoNCN and NiNCN, respectively.     

First-Principles Study on Electronic Structure and Half-Metallic Properties of CoNCN and NiNCN

We studied the electronic structure of the two new transition-metal carbodiimides CoNCN and NiNCN using first-principles method, which is based on density-functional theory (DFT). The density of states (DOS), the total energy of the cell and the spin magnetic moment of CoNCN and NiNCN were calculated. The calculations reveal that the compound CoNCN and NiNCN havehalf-metallic properties in ferromagnetic ground state, and the spinmagnetic moment per molecule is about 7.000 μ_B and 6.000 μ_B for CoNCN and NiNCN, respectively.