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.     

梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法, 通过自旋极化的广义梯度近似(GGA)电子结构计算对梯形化合物NaV2O4F进行了研究. 考虑了四种假想的自旋有序态, 计算结果表明该化合物的磁基态具有二维反铁磁(AFM)结构, 即沿梯阶和梯腿方向都表现为AFM作用. 能带结构显示NaV2O4F为绝缘体材料, 带隙约为1.0 eV. 方锥体中的晶体场劈裂使得VO4F方锥体中的 V4+(3d1)离子的未配对电子填充dxy轨道. 电负性极强的F离子使得梯阶上的共价性减弱,并导致梯阶上的交换作用减弱. 采用Noodleman的对称性破缺方法由Ising模型拟合出的自旋交换耦合常数表明NaV2O4F的梯间还存在强度与梯阶的AFM作用相当的铁磁(FM)相互作用, 说明该梯形化合物很可能不是一种自旋梯材料.     

WO3薄膜的电致变色特性研究

介绍了ＷＯ３电致变色薄膜的变色机理和制备工艺，对ＷＯ３薄膜的电阻率，结构，化学组玢，电化学特性和变性性能等特性进行了工艺，提出了ＷＯ３薄膜的一种新的锂化方法，这种方法对进一步研制全固态电致变色薄膜器件是十分关键的。     

插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,选用局域密度近似对Ag1/4TiSe2及TiSe2的几何结构进行了优化和总能量计算.计算得到的晶格常量与实验结果符合较好,负的形成能表明有序Ag1/4TiSe2系统的稳定性.布居数、键长、能带结构和态密度的计算结果显示:Ag以较强的离子性结合于Ag1/4TiSe2中.Ag的插入使得半金属性的TiSe2变为金属性的Ag1/4TiSe2,导电性质得到明显改善.     

石墨烯纳米片电子结构和量子输运特性第一原理研究

用基于密度泛函理论的原子紧束缚方法计算研究单层石墨烯纳米圆片和纳米带的电子结构,并结合第一原理和非平衡函数法计算量子输运特性.通过电子能态和轨道密度分布研究纳米碳原子层的电子成键状态,结合电子透射谱、电导和电子势分布分析电子散射与输运机制.石墨烯纳米带和纳米圆片分别呈现金属和半导体的能带特征,片层边缘上电极化分别沿垂直和切向方向,电子电导出现较大的差异,来源于石墨烯纳米圆片边缘的突出碳原子环对电子的强散射.石墨烯纳米带的电子透射谱表现为近似台阶式变化并在费米能级处存在弹道电导峰,而石墨烯纳米圆片的电子能带和透射谱在费米能级处开口并且因量子限制作用呈现更加离散的多条高态密度窄能带和尖锐谱峰.     

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     

非晶态WO3薄膜电致变色特性的研究

采用射频溅射三氧化钨粉末靶的技术，在不同的氧分压条件下沉积得到非晶态WO3电致变色薄膜，分析得知氧分压为1∶10的样品变色性能更好些.采用x射线衍射(XRD)，原子力显微镜(AFM)，伏安特性曲线和分光光度计分析所制备薄膜的特性.将薄膜在15mol/L的LiClO4的丙稀碳酸脂（PC）溶液进行电化学反应.发现氧分压在1∶10的情况下沉积得到的薄膜呈非晶态，薄膜有较多的孔隙，这有利于Li+的抽取，进而显示出很好的变色性能.x射线光电子能谱(XPS)成分分析表明WO3薄膜在原态中只有W和O两种原子电色反应后 关键词： 三氧化钨薄膜 非晶 射频溅射 电致变色     

VO2热致变色薄膜的结构和光电特性研究

用磁控溅射方法制备了VO₂热致变色薄膜.用X射线衍射、X射线光电子谱和原子力显微镜对薄膜的宏观及微观结构进行了分析，表明VO₂薄膜纯度高、相结构单一、结晶度好.薄膜的光透过率在2000nm处相变前后改变了42%，高/低温电阻率变化达到三个数量级以上.薄膜的光透过谱和相变过程中电学性质变化的研究与结构分析结果相一致. 关键词：     

SiP化合物结构和电子特性的第一性原理研究

应用第一性原理方法研究了SiP化合物的结构和电子特性,并且将研究推广到其他第四族元素磷化物(IV-P).在研究的各种结构中,SiP单斜晶体结构是能量最低、最稳定的结构.SiP的体弹性模量比CN和CP化合物以及相对应的第三族元素氮化物和磷化物要小.SiP不同的结构间能发生相变,其单斜晶体结构(monoclinic)在压强为6.2 GPa, 15.0 GPa, 19.3 GPa, 20.0 GPa 和 10.3 GPa时分别转变成GeP型结构、Rhom.型结构、β-InS型结构、 CsCl型结构和NaCl型结构.能带计算结果显示SiP单斜晶体结构(monoclinic)和GaSe型结构是间接带隙分别为1.123 eV 和 0.123 eV的半导体,SiP其他结构则显示出金属特性.其他化学比为1:1的第四族元素磷化物(IV-P)具有相同的性质.     

电致变色薄膜锂化技术的研究

提出了一种新的电致变色薄膜的锂化方法，通过电子枪蒸镀锂单质，提高了锂的离化率，从而提高了锂化效果，采用此技术研制的全固态电致变色薄膜器件获得了较好的变色特性，透射式和反射式全固态电致变色薄膜器件的变色性能分别为５０％￣５％和７０％￣２０％。     

CdSexS1-x电子学结构及光学性质的第一性原理研究

CdSe是Ⅱ-Ⅵ族中重要的半导体材料,一定条件下可与CdS形成无限固溶体CdSexS1-x(0≤x≤1)。CdSexS1-x在薄膜太阳电池及光电器件等领域具有重要的应用,对CdSexS1-x的电子学结构和光学性质进行研究有助于进一步提高其在光电器件等方面的应用。基于第一性原理,采用平面波超软赝势方法,计算了CdSexS1-x的电子学结构及光学性质,并将计算结果与实验进行了对比。结果表明,CdSexS1-x的晶格常数随着Se组分的增加呈线性增大趋势,态密度向低能级方向移动,禁带宽度减小,光吸收边发生一定程度的蓝移。当Se含量为0.5时,CdSexS1-x的光折射、反射和能量损失最大。除了Se和S的比例为1∶1时CdSexS1-x所属晶系为三斜晶系,其他比例下均为立方晶系。理论计算结果与实验符合。     

Electronic Structure and Optical Properties of Zinc-Blende InxGa1-xNyAs1-y by a First-Principles Study

Electronic structure and optical properties of the zinc-blende In_xGa_{1 - x}N_yAs_1-y system are calculated from the first-principles. Some relative simulations are performed using CA-PZ form of local density approximation in the framework of density functional theory. The supercell of intrinsic GaAs is calculated and optimized by using different methods, and the LDA-CA-PZ gives the most stable structure. The band gap of In_xGa_{1 - x}As tends to decrease with the increasing In concentration. For the case of In_0.0625Ga_0.9375N_yAs_{1 -y}, the band gap will show slight difference when N concentration is larger than 18.75%. The optical transition of In dopant in GaAs exhibits a red shift, while it is a blue shift for the N dopant in InGaAs. Besides, dielectric function, reflectivity, refractive index and loss function in different doping model of In_xGa_{1 - x}N_yAs_{1 - y} are also discussed.     

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．     

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     

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.     

铁原子吸附联苯烯单层电子结构的第一性原理

联苯烯单层由碳原子的四元、六元和八元环组成,具有与石墨烯相似的单原子层结构.2021年5月,Science首次报道了该材料的实验合成,引起了科研工作者的极大关注.基于第一性原理的密度泛函方法,研究了铁原子在联苯烯单层的吸附构型并分析了其电子结构.结构优化、吸附能和分子动力学的计算表明,联苯烯单层的四元环空位是铁原子最稳定的吸附位点,吸附能可达1.56 eV.电子态密度计算表明铁3d电子与碳的2p电子有较强的轨道杂化,同时电荷转移计算显示铁原子向近邻碳原子转移的电荷约为0.73个电子,说明联苯烯单层与吸附的铁原子之间形成了稳定的化学键.另外,铁原子吸附于联苯烯单层后体系显磁性,铁原子上局域磁矩大小约为1.81μB,方向指向面外.因此,本文确认了联苯烯单层是比石墨烯更好的铁原子吸附载体且体系有磁性,这为研究吸附材料的电磁、输运、催化等特性提供了新的平台.     

Zn1-xMgxO电子结构及光学性质的第一性原理GGA+U方法研究

Mg掺杂ZnO形成的固溶体Zn_1-xMg_xO（ZMO）（0 ≤ x ≤ 0.25）是一种带隙较宽、电子学性质可调控的半导体材料,在薄膜太阳电池及光电设备的透明电极等方面具有重要的应用价值。基于密度泛函理论下的第一性原理超软赝势方法,采用GGA+U计算了ZMO的电子结构和光学性质。计算结果表明,随着x值的增加,ZMO的禁带宽度由x=0时的3.32 eV增加到x=0.25时的3.78 eV;光吸收边及反射谱和能量损失谱均发生明显蓝移,峰值存在于紫外光区。计算结果与实验结论相符合。     

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.     

加压下ZnO结构相变和电子结构的第一性原理计算

基于密度泛函(DFT)理论的第一性原理,计算半导体ZnO纤锌矿结构和岩盐矿结构状态方程及其在高压下的相变,分析加压下体相ZnO的晶格常数、电子态密度和带隙随压力的变化关系,并将计算结果与文献中的理论和实验数据进行比较.验证在计算金属氧化物时,应用局域密度(LDA)近似计算出的相变压力普遍偏高,采用广义梯度(GGA)近似得到的结果与实验符合较好.