磁性形状记忆合金Mn2NiGa band Jahn-Teller效应的第一性原理研究

运用第一性原理的方法,研究了磁性形状记忆合金Mn₂NiGa在马氏体相变中晶格结构、磁结构、Mn原子d电子结构的变化.研究表明,伴随Mn₂NiGa马氏体相变的发生,形成了一个由两根长键及四根短键组成的拉长八面体结构,即产生了沿z轴拉长的Jahn-Teller畸变;在相变时,位于八面体中心的Mn原子的磁矩发生显著的变化,而作为配体的Ni、Ga原子的磁矩变化很微小;Jahn-Teller畸变的发生,是由于晶体的畸变使配住场产生变化,导致Mn原子d电子态密度重新分布,从而使e_g和t_2g能级分裂所致.     

磁性形状记忆合金Mn_2NiGa性质的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理,对Hg_2CuTi型Mn_2NiGa分别在奥氏体态和马氏体态下的晶体结构、磁性、电子结构以及Hg_2CuTi型Mn_2NiGa的压力响应、四方变形等进行了计算.计算结果表明:i)在奥氏体态和马氏体态下,Mn原子均是Mn_2NiGa总磁矩的主要贡献者,但Mn(A)、Mn(B)原子磁矩的值不等且呈反平行耦合,因而Mn_2NiGa合金均表现为亚铁磁结构;ii)在奥氏体态和马氏体态下,Mn(A)-d、Mn(B)-d的投影态密度在费米面附近交叠都很少,说明Mn(A)、Mn(B)原子之间的d-d直接交换作用均很弱,而此时Mn的原子内交换作用很强.这是Mn_2NiGa在奥氏体态和马氏体态下均呈现亚铁磁结构的成因;iii)理论计算出在四方变形中,在c/a约为1.27处出现一个稳定的马氏体相,这与实验结果相符.     

高压下SiO_2的第一性原理计算

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,采用Hartree-Fork(HF)方法,分别计算了Si O2的α-石英结构、金红石结构以及氯化钙结构的总能量随体积的变化关系。利用Murnaghan状态方程,通过能量和体积拟合,得到了3种结构的体变模量及其对压强的一阶导数。计算结果表明,随着压强的增加,Si O2会从α-石英结构转变为金红石结构,与实验结果和其它理论结果一致;金红石结构与氯化钙结构之间不存在相变,可以共存。此外,对具有α-石英结构的Si O2的晶格常数、电子态密度和带隙随压强的变化关系进行了计算和分析,结果表明:加压作用下,能带向高能方向移动,Si─O键缩短,电子数转移增加,带隙展宽,电荷发生重新分布。     

Heusler合金Mn2NiGe磁性形状记忆效应的第一性原理预测

运用基于密度泛函理论的第一性原理,对Hg₂CuTi型Mn₂NiGe的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应等进行了计算.计算结果表明: 1)在由立方结构至四方结构的转变中,在c/a约为1.34处存在一个稳定的马氏体相;2)在奥氏体态和马氏体态下,Mn原子均是Mn₂NiGe总磁矩的主要贡献者,但Mn(A),Mn(B)原子磁矩的值不等且呈反平行耦合,因而Mn₂N 关键词： 第一性原理 磁性形状记忆 四方变形 马氏体相变     

Hg2CuTi型Heusler合金Mn2NiB马氏体相变微观机理的研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了Hg2CuTi型Heusler合金Mn2NiB马氏体相变的微观机理．研究表明：伴随着Mn2NiB马氏体相变的发生，产生了拉长型八面体的畸变．此畸变先是由中心离子Mn的 轨道电子的非均匀占据而导致的弱Jahn–Teller效应来驱动．随着畸变的进行，Mn离子的孤对电子由 轨道转移到 轨道， 方向的配体受到的推斥力减小而内移，进一步加剧这一畸变过程，使得 和 轨道受到配体的推斥力增加，能级升高，而 、 和 受到的推斥力减少，能级降低，从而消除 能级和降低 能级的简并，体系能量降低，最终体系畸变到一个稳定的马氏体相．     

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.     

Heusler合金Mn2NiGe马氏体相变的带Jahn-Teller效应研究

运用第一性原理的方法,计算磁性形状记忆合金Mn₂NiGe的晶体结构、磁结构、电子结构在马氏体相变中的变化.结果表明:Mn₂NiGe在发生马氏体相变时,产生了c轴拉长而a和b轴缩短的Jahn-Teller畸变,形成一个由两根长键和四根短键组成的拉长的八面体;伴随Jahn-Teller畸变,处于八面体中心的Mn离子的磁矩发生了显著的变化,而作为配体的Ni和Ge离子的磁矩基本不变;Jahn-Teller效应中Mn离子的e_g和t_2g能级的分裂,源自于晶体畸变所产生的配位场的改变,导致Mn离子d电子态密度的重新分布,从而在费米能级两侧打开一个赝能隙.     

NiTi形状记忆合金马氏体相变的第一性原理研究

为了理解NiTi形状记忆合金马氏体相变的机理，基于密度泛函的第一性原理研究了温度和应力对电子结构的稳定性的影响.通过对态密度的分析，发现随着温度的降低和变形的增加，B2相的态密度升高，能级兼并性提高，从而导致结构的稳定性降低，促进相变的发生. 关键词： NiTi 电子结构 第一性原理计算 相变     

Cr二维单层薄片中Jahn-Teller效应的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文对Cr单层薄片的一系列二维结构（长方、正方、六角、斜方和中心长方晶格）进行了结构稳定性和电子性质研究.结果表明,在Cr的二维体系中,对称性较低的斜方晶格和中心长方晶格是稳定的,对称性较高的正方和六角晶格是不稳定的,而长方晶格的形成能很小.Cr二维原子薄片的两种稳定结构都是六角结构畸变的结果,六角晶格的键角减小时会形变成斜方晶格,键角增大时会形变成中心长方晶格,这是由于Jahn-Teller效应使简并能级自发破缺,继而结构产生降低对称性的形变,最终使得体系变得稳定.     

Hg2CuTi型Mn2NiB磁性形状记忆效应的理论预测

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,分别计算了Hg2CuTi型Mn2NiB的四方变形、晶体结构、磁性、电子结构、压力响应、温度特性．计算结果显示：在由立方结构至四方结构的变形中,在c/a约为1.33处出现一个能量局域最小值,表明该处存在一个稳定的马氏体相;在奥氏体态和马氏体态下,Mn2NiB的总磁矩均主要由Mn原子提供,但Mn(A)、Mn(B)原子磁矩呈反平行排列且值不等,因而Mn2NiB合金均表现为亚铁磁结构,总磁矩分别是1.736 （奥氏体态）和0.974 （马氏体态）;在奥氏体态和马氏体态下,在费米面附近的总态密度主要由Mn(A)-d、Mn(B)-d的投影态密度决定,但两者在费米面附近交叠都很少,说明Mn(A)、Mn(B)原子之间的d-d直接交换作用均很弱,Mn(A)与Mn(B)之间磁矩的亚铁磁耦合正是由这种弱的d-d直接交换作用来维持．基于以上的计算结果,我们预测Mn2NiB具有磁性形状记忆效应．     

Magnetocaloric and Shape Memory Effects in the Mn2NiGa Heusler Alloy

Physics of the Solid State - The results of investigation of functional characteristics of the Mn2NiGa Heusler alloy prepared by argon-arc melting are presented. Its electric resistance,...     

Heusler合金Mn2NiGa的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的投影缀加波方法研究了Heusler合金Mn₂NiGa的四方变形,对立方和四方结构的磁矩、电子结构、弹性常数及声子谱进行了计算和分析.Mn原子是Mn₂NiGa总磁矩的主要贡献者,但Mn（A）、Mn（B）原子磁矩的值不等且呈反平行耦合,因而Mn₂NiGa合金在两种状态下均表现为亚铁磁结构.四方变形中,Mn₂NiGa在c/a=0.94和c/a=1.27处出现总能的局域极小值和局域最小值,分别对应一个稳定的马氏体.弹性常数的计算结果显示,Mn₂NiGa的立方结构不满足立方相稳定性判据,四方结构（c/a=0.94和c/a=1.27）的弹性常数满足相应的稳定性判据.立方结构声子谱中存在虚频,而四方结构（c/a=0.94和c/a=1.27）则不存在虚频,验证了Mn₂NiGa四方结构比立方结构稳定.c/a=1.27的四方结构Mn₂NiGa转变为c/a=1.0的立方结构的相变温度在315 K左右.     

Jahn-Teller effect for the 3A2-term

The first detection of the zero-phonon line (ZPL) structure in the absorption spectrum for an optical transition between the ³T₁ and ³A₂-terms (λ = 1.3–1.5 μm) is reported for CdS:Ni crystals. An analysis of the structure shows that its occurrence is due to the weak vibronic coupling of the ³A₂-state with trigonal pseudolocal vibrations of energy hω = 22 cm⁻¹, i.e. the dynamic Jahn-Teller (JT) effect is observed. The energy of the JT coupling is E_JT = 13 cm⁻¹. With E_JT < hω, a weak JT coupling takes place. Besides the ZPL, the absorption spectrum also involves other lines of vibronic nature which can be treated as dielectric local vibration modes. An axial pressure (P) is shown to lead to a change in the magnitude of E_JT: for P ∥ C(C being the optical axis of the crystal), E_JT increases, and for P ⊥ C, it decreases.     

Dynamic Simulation for Hysteresis in Shape Memory Alloy under Tension

We demonstrate that the Suliciu model is capable to model the hysteresis phenomenon observed experimentally in NiTi shape memory alloy micro-tubes. This model allows a class of stationary phase interfaces. By a series of fully dynamic numerical simulations that mimic quasi-static loading and unloading, the nominal stress-train curve exhibits a big hysteresis loop, which quantitatively agrees with the experimental results.     

The effect of band Jahn-Teller distortion on the magnetoresistivity of manganites: a model study

We present a model study of magnetoresistance through the interplay of magnetisation, structural distortion and external magnetic field for the manganite systems. The manganite system is described by the Hamiltonian which consists of the s-d type double exchange interaction, Heisenberg spin-spin interaction among the core electrons, and the static and dynamic band Jahn-Teller (JT) interaction in the e(g) band. The relaxation time of the e(g) electron is found from the imaginary part of the Green's function using the total Hamiltonian consisting of the interactions due to the electron and phonon. The calculated resistivity exhibits a peak in the pure JT distorted insulating phase separating the low temperature metallic ferromagnetic phase and the high temperature paramagnetic phase. The resistivity is suppressed with the increase of the external magnetic field. The e(g) electron band splitting and its effect on magnetoresistivity is reported here.     

Automatic Alignment of Optical System Using Shape Memory Alloy

Properties of the shape memory alloy of 29 μm thick Ni-Ti foil are investigated as an actuator to align optical elements. Since the intrinsic properties of the Ni-Ti foil are not satisfactory in reproducibility and hysteresis, a simple feedback control is used. A pinhole integrated with a surrounding position sensor is proposed to realize a confocal optical system having an automatic alignment function. Large displacement (mm) and precision at the level of the optical wavelength are found to be possible.Present at 1996 International Workshop on Interferometry (IWI ‘96), August 27-29, Saitama, Japan.     

Magnetic and electronic properties of Cr,Mn, and Fe adatoms on Si(001): A first-principles study

The magnetic and electronic properties of TM (TM=Cr, Mn, and Fe) adatoms adsorption on Si(001) surface are studied by means of the first-principles method. For the adsorption of a single TM atom on Si(001), we obtain decreasing spin moments and increasing adsorption energies as TM varies from Cr to Fe. In the case of TM dimers adsorption, the calculated results show that the spin coupling changes from antiferromagnetic (AFM) to ferromagnetic (FM) as the 3d electrons increased. AFM coupling is found to be preferred for Cr, while FM coupling is energetically favorable for Mn and Fe. In the case of TM wires, we find that the FM state is energetically preferred for Mn and Fe atoms on the Si(001) surface, while for Cr wires, the up–down–up state for P–M–M site Cr atoms seems to be more energy favorable. We also find that the silicon surfaces become metallic for the adsorption of TM wires.