用第一性原理研究金属铜的电子结构

基于局域密度泛函理论,采用第一性原理赝势法,首先计算了晶体铜晶格参数,在此基础上计算并分析了铜的电子结构。计算机所得结果与其它计算及实验一致。     

InVO4电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛涵理论的全势线性缀加平面波(FP-LAPW)方法计算光催化材料InVO4的电子结构和光学常数.电子结构计算表明:InVO4价带顶由O-2p、V-3d和In-3d轨道电子杂化构成,导带底则是V-3d和In-5s空轨道组成的杂化带.光学常数计算表明:光吸收强度曲线在4.2 eV处的突出峰源于价带顶的O-2p电子向导带底V-dz2和V-dxy轨道的跃迁,4.6～7.9 eV范围内的吸收峰则对应于价带顶的O-2p电子向导带底杂化带的跃迁;而高能区的光吸收是材料深能级电子跃迁的贡献.折射系数计算结果显示InVO4为各向异性材料;介电常数虚部和能量损失曲线则表明声子对光催化有重要影响.     

四方晶相HfO2电子结构和弹性常数的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似(LDA)平面波超软赝势法,计算了四方晶相HfO2基态的电子结构和弹性系数矩阵.根据晶体场理论和分子轨道理论分析了四方晶相HfO2的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能很好吻合.计算得到四方晶相HfO2的弹性系数C11、C12、C13、C33、C44和C66分别为397.38、256.23、114.92、390.66、52.70和168.90GPa,体积模量为234.73(±5.51)GPa,在[100]和[001]方向上的杨氏模量分别为227.51 GPa和350.26 GPa.计算结果与其他文献值基本相符,这为四方晶相FfO2的实际应用提供了理论依据.     

钙钛矿型YNiO_3电子能带结构的第一性原理

采用第一性原理计算了钙钛矿材料YNiO3正交相、单斜相的电子能带结构。计算结果表明:YNiO3正交相为直接带隙,带隙大小约为0.99 eV;单斜相低能导带向费米面移动进入带隙区,与费米面相交而部分填满,使其具有金属性而导电。同时发现,Ni在正交相中只存在一种组态Ni3+,而在单斜相中则存在Ni2+和Ni4+两种不同的组态,即存在电荷歧化2Ni3+→Ni2++Ni4+。     

KSi能带结构及态密度的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对KSi的电子结构进行了理论计算,计算表明KSi是一种准直接带隙半导体,禁带宽度为1.42 eV.详细讨论了KSi在费米面附近的价带与导带的电子态密度的结构.     

MgCNi3电子结构与光学性质的第一性原理研究

考虑广义梯度近似与局域自旋密度近似,采用全势线性缀加平面波法对新超导体MgC-Ni3的几何结构、电子结构及光学常量进行了计算,从理论上给出了其电子结构与光学性质的关系.电子结构计算表明,尽管MgCNi3与BaTiO3均具有钙钛矿几何结构,但电子能带结构的差异使它们表现出不同的光学性质.基于第一性原理的光学性质的计算结果表明,MgCNi3的光学性质呈各向同性,其低能区的光吸收是由-5.0～0 eV范围内的Ni(3d)电子的带内跃迁以及该能量范围内Ni(3d)电子到导带空轨道的带间跃迁引起的;而高能区的光吸收则起源于价带中C(2p)和C(2s)轨道上的电子到导带中C(2s),C(2p),Ni(3d),Ni(4s)空轨道的带间跃迁.     

高压下XeF2结构稳定性及电子结构性质的理论研究

采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了惰性气体化合物XeF2在0~80GPa压力范围内的结构性质,计算值与实验值相符合.根据我们计算得到的不同压力XeF_2的弹性常数,结合力学稳定性判据,证实XeF_2的I4/mmm结构在80GPa压力范围内是稳定的.计算了不同压力下XeF_2的带隙,发现带隙随着压力的增大而减小.当压力大于10GPa时,XeF_2的带隙随压力的增大近似呈线性减小趋势.表明随着压力的增大XeF_2晶体由绝缘体向半导体转变,且金属性越来越强.     

导电聚合物聚苯硫醚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计算方法来研究聚苯硫醚单链分子和晶态的电子结构,其结果表明:虽然在苯环之间引入S原子,但π电子的离域性还相当程度的存在,而能带结构与其它理论结果符合的很好,但是计算出的带隙比实验值要偏小;从单链分子和晶态结构比较,发现晶态PPS的两条分子链之间的相互作用对能带结构和态密度产生明显的影响。     

SrBi2Ta2O9铁电相光学特性的第一性原理研究

用第一性原理对SrBi2Ta2O9化合物第一次进行了电子结构与光学性质的理论研究.文章认为Ta-O和Bi-O的杂化是SrBi2Ta2O9铁电性的主要原因.基于电子能带结构对介电函数的虚部进行了解释,并对SrBi2Ta2O9的反射系数、吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质进行了研究.     

导电聚合物聚苯硫醚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计算方法来研究聚苯硫醚单链分子和晶态的电子结构,其结果表明：虽然在苯环之间引入S原子,但π电子的离域性还相当程度的存在,而能带结构与其它理论结果符合的很好,但是计算出的带隙比实验值要偏小;从单链分子和晶态结构比较,发现晶态PPS的两条分子链之间的相互作用对能带结构和态密度产生明显的影响。     

EuPdGe3磁性与电子结构的第一性原理计算

为了探究EuPdGe3晶体材料的基态性质和磁晶易轴方向,本文采用基于密度泛函理论的VASP软件包计算研究了EuPdGe3材料的磁性与电子结构。计算结果表明EuPdGe3基态磁构型为A型反铁磁,磁晶易轴方向沿c轴方向。通过对EuPdGe3晶体的电子结构和实空间结构分析,得出了Ge2 4p电子态与Eu 4f电子态间的杂化是EuPdGe3晶体磁晶易轴方向沿c轴的原因。     

3 C-SiC电子结构和铁磁性的第一性原理研究

基于第一性原理计算的方法,研究了3C-SiC中缺陷的磁学性质。结果表明,-1价和-2价的硅空位可分别引入3μB 和2μB 的磁矩,而中性的硅空位却不能引入自发的自旋极化。由于缺陷波函数的扩展性,-2价的硅空位间在距离0.8616 nm时仍然是长程铁磁耦合的,但-1价的硅空位间是反铁磁耦合,因而该种缺陷对磁性没有贡献。     

CdS_xSe_(1-x)合金结构、电子结构和光学性质的第一性原理研究

用密度泛函理论究了闪锌矿型三元合金体系Cd SxSe1-x的晶体结构、电子结构和光学性质.计算了组分参数在0≤x≤1范围内Cd SxSe1-x的电子结构、态密度和带隙,计算结果表明Cd SxSe1-x为直接带隙半导体材料,其带隙随Se含量的增加而减小.分析了Cd SxSe1-x的复介电函数和吸收系数等光学性质随光子能量变化的关系,随Se元素含量增加,各光学特性曲线向低能方向移动.     

ZnO电子结构及高压相变的第一性原理研究

基于屏蔽交换的LDA方法研究了高压下B4及B1相ZnO的能带结构和态密度特性;使用GGA WC交换关联泛函,计算了B4,B3,B2和B1相结构ZnO的基态能量、晶格常数、体模量及其对压力的导数.计算结果表明：ZnO在从纤锌矿（B4）转变为岩盐（B1）结构的过程中,存在着一个亚稳平衡过渡相,即闪锌矿结构（B3）.计算得到的相变压Ptr表明：随着外压的增加,ZnO将依照B4→B3→B1→B2的路径发生一系列的结构相变,相变压依次为Ptr（B4→B3）=3.156 GPa,Ptr（B3→B1）=7.996 GPa,Ptr（B4→B1）=9.855 GPa,Ptr（B1→B2）=253.605 GPa.     

Electronic structure and physical properties of stable and metastable phases in YN: Density-functional theory calculations

Local density functional is investigated using the full-potential linearized augmented plane wave （FP-LAPW） method for YN in the hexagonal structure and the rocksalt structure and for hexagonal structures linking a layered hexagonal phase with wurtzite structure along a homogeneous strain transition path. It is found that the wurtzite YN is unstable and the layered hexagonal phase, labeled as ho, in which atoms are approximately fivefold coordinated, is metastable, and the rocksalt ScN is stable. The electronic structure, the physical properties of the intermediate structures and the energy band structure along the transition are presented. It is noticeable that the study of ScN provides an opportunity to apply this kind of material （in wurtzite[h]-derived phase）.     

BN纳米带几何结构和电子性质第一性原理研究

本文采用第一性原理研究了不同带宽下BN纳米带的几何结构与电子性质。研究结果表明：随着带宽的增大,BN纳米带边缘发生形变,键角增大,B-B键键长增大,当带宽约为1.7nm时,B-B键发生断裂;电子性质研究表明：随带宽减小,最高占据轨道(HOMO)/最低非占据轨道(LUMO)能隙减小。对电子态密度(DOS)及赝能隙分析表明：BN纳米带带宽越小在费米能级处DOS越大,且赝能隙越小,这和GNR比较相似,说明BN纳米带越窄电子越容易从价带向导带跃迁。     

3He的产生对钪氚化物性能影响的第一性原理研究

采用第一性原理对T衰变成3H3后,钪氚化物体系的结合能和弹性模量进行了计算．计算结果表明,SeT2中衰变形成的^3He将占据体积较小的四面体间隙;^3He的产生导致最近邻的T原子与Sc原子的成键作用增强,这可能是氚化物时效后平衡压降低的原因．分析了^3He产生后,钪氚化物体系体模量下降的原因．     

不同稀土元素掺杂钛酸钡能带结构与态密度的计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了几种不同稀土元素La、Sm、Gd、Dy、Ho、Yb、Lu对BaTiO 3掺杂前后的能带结构和态密度,并且进行了分析。计算结果表明：与未进行掺杂的BaTiO 3结构相比,La、Sm、Gd、Dy、Ho、Lu六种掺杂体系费米能级穿过导带区,体系均呈现一定的导电性,而Yb的掺杂体系没有表现出明显的金属性。     

La掺杂YB6的电子结构与光学性能的第一性原理研究

为了探究掺杂对材料光学性能的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理的平面波赝势方法研究313 K时YB6、La0.125Y0.875B6、La0.250Y0.750B6的电子结构、能带结构和光学性能。结果表明,La替换Y原子掺杂YB6使总态密度和能带结构能量下降,随着YB6中La掺杂量增加至25%时,材料会明显降低对近红外线的反射率和吸收系数,反而增加透过性。     

掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明：空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明：相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。本文研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。