立方钙钛矿RbZnF3电子、弹性和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论和赝势平面波方法研究了立方钙钛矿RbZnF3的电子结构和光学性质;利用静水有限应变技术计算研究了RbZnF3弹性常数Cij、体积弹性模量B和剪切模量G随压力的变化关系。基态下,RbZnF3晶格常数a和体积弹性模量B0计算值与实验值以及其他理论值一致。根据能带结构、总态密度以及分波态密度分析可知：基态下立方钙钛矿结构RbZnF3为间接带隙半导体材料,带隙为3.57eV,与其他计算结果比较,本文计算结果偏低,这是由于局域密度近似(LAD)或广义梯度近似(GGA)交换关联函数的局限性所致。基态下RbZnF3的Mulliken电荷分布和集居数说明：RbZnF3属于共价键和离子键所形成的混合键化合物;RbZnF3的电荷总数主要来源于Rb 4s和4p轨道,Zn 3d轨道,以及F 2s和2p轨道。电荷主要从Rb, Zn原子向F原子转移。同时,本文还计算研究了RbZnF3的光学介电函数、吸收系数、复折射率、能量损失谱和反射系数等光学性质。     

立方KCaF_3电子、弹性和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论和赝势平面波近似法计算研究了立方钙钛矿KCaF_3的弹性、电子和光学性质.基态时,KCaF_3平衡晶格常数、体积弹性模量和实验及其他计算值一致.根据Hooke定律和Christoffel方程,研究了KCaF_3弹性常数Cij、体积弹性模量B、各向同性波速和弹性各向性异性因子随压力的变化关系.从电子能带理论出发,计算得到了KCaF_3电子能带、态密度和Milliken电荷布居数,并对其电子性质进行了详细分析.结果显示:立方钙钛矿KCaF_3为直接带隙绝缘体材料,其禁带宽度为6.22 e V;电荷主要从Ca和K原子向F原子转移;立方钙钛矿KCaF_3属于纯粹的共价型化合物.同时,本文还计算研究了KCaF_3的光学介电函数、吸收系数、复折射率、能量损失谱和反射系数等光学性质.     

立方KCaF3电子、弹性和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论和赝势平面波近似法计算研究了立方钙钛矿KCaF3的弹性、电子和光学性质。基态时,KCaF3平衡晶格常数、体积弹性模量和其他计实验和算值一致。根据Hooke定律和Christoffel方程,研究了KCaF3弹性常数Cij、体积弹性模量B、各向同性波速和弹性各向性异性因子随压力的变化关系。从电子能带理论出发,计算得到了KCaF3电子能带、态密度和Milliken电荷布居数,并对其电子性质进行了详细分析。结果显示：立方钙钛矿KCaF3为直接带隙绝缘体材料,其禁带宽度为6.22eV;电荷主要从Ca和K原子向F原子转移;立方钙钛矿KCaF3属于纯粹的共价型化合物。同时,本文还计算研究了KCaF3的光学介电函数、吸收系数、复折射率、能量损失谱和反射系数等光学性质。     

α-BeH_2电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用赝势平面波方法研究了α-BeH2的结构、电子和光学性质.基态下,α-BeH2晶格常数a和体积弹性模量B0计算值与实验值及其它理论值一致.根据能带理论研究了α-BeH2基态下的能带结构、总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS).经过分析发现α-BeH2为直接能隙半导体材料,能隙为5.44eV,与文献相比,本文计算的结果偏低,这主要是利用第一性原理中的局域密度近似(LAD)或广义梯度近似(GGA)交换关联能函数计算材料的带隙宽度或者磁耦合的理论结果均会偏低.通过对基态α-BeH2的Mulliken电荷分布和集居数的分析发现:α-BeH2属于离子键和共价键所形成的混合键化合物;α-BeH2的电荷总数分别来源于H1s轨道,Be2s和2p轨道.同时本文还分析研究了α-BeH2的光学介电函数、吸收系数、复折射率、反射系数和能量损失等光学性质.     

α-BeH2电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用赝势平面波方法研究了α-BeH2的结构、电子和光学性质。基态下,α-BeH2的晶格常数a和体积弹性模量B0计算值与实验值及其它理论值一致。根据能带理论研究了α-BeH2基态下的能带结构、总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS)。经过分析发现α-BeH2为直接能隙半导体材料,能隙为5.44eV,与文献相比,本文计算的结果偏低,这主要是利用第一性原理中的局域密度近似(LAD)或广义梯度近似(GGA)交换关联能函数计算材料的带隙宽度或者磁耦合的理论结果均会偏低。通过对基态α-BeH2的Mulliken电荷分布和集居数的分析发现：α-BeH2属于离子键和共价键所形成的混合键化合物;α-BeH2的电荷总数分别来源于各自的H 1s轨道,Be 2s和2p轨道。同时本文还分析研究了α-BeH2的光学介电函数、吸收系数、复折射率、反射系数和能量损失等光学性质。     

第一性原理计算XHfO3(X=Ba,Sr)的结构、弹性和电子特性

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了钙钛矿结构的BaHfO3和SrHfO3的基态性质,包括优化后的晶格常数、弹性常数、体弹性模量、剪切模量、态密度、能带结构和电荷密度.计算结果表明BaHfO3和SrHfO3具有比较大的体弹性模量,它们都是间接带隙的半导体材料,Ba或Sr原子与HfO3基团之间形成的化学键主要是离子键,而Hf原子与O原子之间形成的主要是共价键.     

第一性原理计算XHfO3(X=Ba,Sr)的结构、弹性和电子特性

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了钙钛矿结构的BaHfO₃和SrHfO₃的基态性质，包括优化后的晶格常数、弹性常数、体弹性模量、剪切模量、态密度、能带结构和电荷密度.计算结果表明BaHfO₃和SrHfO₃具有比较大的体弹性模量，它们都是间接带隙的半导体材料，Ba或Sr原子与HfO₃基团之间形成的化学键主要是离子键，而Hf原子与O原子之间形成的主要是共价键. 关键词： 第一性原理 钙钛矿结构 体弹性模量 价键     

Rb吸附石墨烯纳米带电子性质和光学性质的研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理方法了计算了Rb、O和H吸附石墨烯纳米带的差分电荷密度、能带结构、分波态密度和介电函数,调制了石墨烯纳米带的电子性质和光学性质,给出了不同杂质影响材料光学特性的规律.结果表明本征石墨烯纳米带为n型直接带隙半导体且带隙值为0.639 eV;Rb原子吸附石墨烯纳米带之后变为n型简并直接带隙半导体,带隙值为0.494eV;Rb和O吸附石墨烯纳米带变为p型简并直接带隙半导体,带隙值增加为0.996eV;增加H吸附石墨烯纳米带后,半导体类型变为n型直接带隙半导体,且带隙变为0.299eV,带隙值相对减小,更有利于半导体发光器件制备.吸附Rb、O和H原子后,石墨烯纳米带中电荷密度发生转移,导致C、Rb、O和H之间成键作用显著.吸附Rb之后,在费米能级附近由C-2p、Rb-5s贡献;增加O原子吸附之后,O-2p在费米能级附近贡献非常活跃,杂化效应使费米能级分裂出一条能带;再增加H原子吸附之后,Rb-4p贡献发生蓝移,O-2p在费米能级附近贡献非常强,费米能级分裂出两条能带.Rb、O和H的吸附后,明显调制了石墨烯纳米带的光学性质.     

高压下ZnS的电子结构和性质

运用密度泛函理论体系下的平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法，计算研究了闪锌矿结构的ZnS晶体在不同的外界压强下的电子结构. 通过分析发现，随着外界压强的增大，晶格常数和键长在不断缩小，从S原子向Zn原子转移的电荷越来越少，Zn—S键的共价性逐渐增强，Zn原子和S原子的态密度都有不同程度的变化，而且还有向低能量移动的趋势. 当外界压强达到24GPA时，ZnS从直接带隙半导体变成间接带隙半导体，而且随着压强的增大，间接带隙逐渐变小，直接带隙逐渐增大. 关键词： 闪锌矿结构 态密度 能带结构 密度泛函理论     

BiFeO3中各离子在铁电相变中作用本质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法和赝势平面波法,对多铁材料BiFeO₃的铁电反铁磁相和可能的高温顺电相的电子结构进行了第一性原理研究.计算验证了BiFeO₃基态为G型反铁磁有序,Fe离子的理论磁矩与实验值相符.铁电相变发生后,Bi-6s态和6p态发生了电荷转移,Bi-6s电子的作用更加明显.Born有效电荷的研究表明铁电畸变主要表现为Bi原子的位移,并且电极化强度计算值很好地符合薄膜实验结果.部分态密度的计算表明Bi-6p态的成键轨道与反键轨道间的能量劈裂 关键词： 第一性原理 铁电性 铁电畸变 反铁磁性     

BiFeO3中各离子在铁电相变中作用本质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法和赝势平面波法,对多铁材料BiFeO3的铁电反铁磁相和可能的高温顺电相的电子结构进行了第一性原理研究.计算验证了BiFeO3基态为G型反铁磁有序,Fe离子的理论磁矩与实验值相符.铁电相变发生后,Bi-6s态和6p态发生了电荷转移,Bi-6s电子的作用更加明显.Born有效电荷的研究表明铁电畸变主要表现为Bi原子的位移,并且电极化强度计算值很好地符合薄膜实验结果.部分态密度的计算表明Bi-6p态的成键轨道与反键轨道间的能量劈裂大于其他电子态,使得Bi-6p态与O-2p态的共价作用选择性增强,这是铁电畸变的根本引发机理.Bi-6s电子因静电斥力而发生了极化,且没有参与Bi-6p轨道与O-2p轨道间的杂化,其电荷转移缘于其与O-2s,2p轨道发生了微弱的共价作用,并因此而强化了6s态电子的极化,这种共价作用更利于Bi-O间的相对位移,也是体系强电极化产生的原因.     

畸形钙钛矿DyMnO_3电子结构与光学性质的第一性原理研究（英文）

基于密度泛函理论的广义梯度近似对畸形钙钛矿DyMnO_3的基态电子结构及光学性质进行计算和分析.结果表明优化的晶体结构参数与实验结果相符合,DyMnO_3具有非间接带隙大小为0.91 e V的能带结构,结合态密度分析了各元素价电子态的分布.计算分析包括介电常数,吸收系数,反射率等光学性质.     

高压下ZnTe的电子结构和光电性质

应用第一性原理平面波赝势计算方法,研究了闪锌矿ZnTe晶体在外界压力下的电子结构和光电性质,并计算了介电函数和光学吸收系数随压力的变化情况。结果表明:在高压作用下,Te原子和Zn原子的态密度分布都向低能量方向移动,分布范围增大,Te 5p和Zn3d电子轨道杂化变强。随着压力的增大,直接带隙逐渐增大,而间接带隙逐渐变小。当压力为10.7GPa时,能带结构从直接带隙转变为间接带隙结构。压力增大,有利于Te 5p与Zn3d电子间的跃迁,光吸收系数增大,产生更多的电子-空穴对,材料导电能力增强。     

第一性原理对(NaP3)n(n=1～5)团簇的几何结构和性质的研究

本文采用第一性原理研究了(NaP3)n(n=1～5)团簇的几何结构、能隙、电荷分布以及态密度.研究结果表明: NaP3团簇为线型结构,是(NaP3)n(n=1～5)团簇中的基本单元,随着n增大,团簇转变为环状结构和空间结构,; (NaP3)3团簇的能隙出现峰值, 表明该团簇较其他团簇有较高的稳定性; (NaP3)3团簇中对于高能量区域的态密度是由Na 3s和P 3p轨道贡献,其中在费米附近的能量主要由P 3p轨道贡献, 对于低能量区域的态密度主要由Na 3s轨道贡献; (NaP3)n(n=1～5)团簇中的Na原子电荷分布均为正值, 表明电荷总体上是从Na原子转移到P原子.     

第一性原理对(NaP3)n(n=1～5)团簇的几何结构和性质的研究

本文采用第一性原理研究了(NaP3)n(n=1～5)团簇的几何结构、能隙、电荷分布以及态密度.研究结果表明: NaP3团簇为线型结构,是(NaP3)n(n=1～5)团簇中的基本单元,随着n增大,团簇转变为环状结构和空间结构,; (NaP3)3团簇的能隙出现峰值, 表明该团簇较其他团簇有较高的稳定性; (NaP3)3团簇中对于高能量区域的态密度是由Na 3s和P 3p轨道贡献,其中在费米附近的能量主要由P 3p轨道贡献, 对于低能量区域的态密度主要由Na 3s轨道贡献; (NaP3)n(n=1～5)团簇中的Na原子电荷分布均为正值, 表明电荷总体上是从Na原子转移到P原子.     

第一性原理对(NaP_3)_n(n=1～5)团簇的几何结构和性质的研究

本文采用第一性原理研究了(NaP_3)_n(n=1~5)团簇的几何结构、能隙、电荷分布以及态密度.研究结果表明:NaP_3团簇为线型结构,是(NaP_3)_n(n=1~5)团簇中的基本单元,随着n增大,团簇转变为环状结构和空间结构;(NaP_3)_3团簇的能隙出现峰值,表明该团簇较其他团簇有较高的稳定性;(NaP_3)_3团簇中对于高能量区域的态密度是由Na 3s和P 3p轨道贡献,其中在费米附近的能量主要由P 3p轨道贡献,对于低能量区域的态密度主要由Na 3s轨道贡献;(NaP_3)_n(n=1~5)团簇中的Na原子电荷分布均为正值,表明电荷总体上是从Na原子转移到P原子.     

基于第一性原理研究聚对苯二甲酸乙二酯的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理方法来研究聚对苯二甲酸乙二酯(PET)分子的电子结构和光学特性,结果表明:PET分子的轨道贡献主要是由O原子的2p轨道和C原子的2p轨道组成,而由能带结构计算得到的能隙比实验值要偏小;对于最高占据轨道,电荷密度主要分布在苯环两侧;而对于最低未占据轨道,最高的电荷密度主要分布在苯环上。由吸收光谱的吸收边得出的能隙与计算能带结构得到的结果一致,并解释了介电函数峰的形成和其它光谱特性的联系。     

多铁材料HoMnO3中光学吸收和畸变驱动的第一性原理研究

六角钙钛矿结构锰氧化物HoMnO₃磁电效应的研究近年来已成为多铁性材料研究中极其重要的一个方面. 本文基于广义梯度近似下的密度泛函理论, 考虑电子自旋的非共线磁性结构, 计算研究了 d电子在位库仑作用和自旋-轨道耦合作用对HoMnO₃的电子结构、 轨道杂化和能态密度分布的影响. 结果显示, 当考虑在位库仑排斥势U作用时, 强烈的Ho 5d与O(3, 4) 2p以及Mn 3d与O(1, 2) 2p间的轨道杂化是驱动HoMnO₃发生铁电畸变的根源, 此时能隙和能带的分布为解释实验中发现的强烈的光学吸收峰提供了理论依据, 而自旋-轨道耦合使得Mn 3d-O(3, 4) 2p在 ab平面内的轨道交迭略有增强, 平面内部分能带简并消除, HoMnO₃材料呈现典型的间接性能隙绝缘体特征. 关键词： 磁电效应 铁电畸变 态密度 光学吸收     

Rb2TeW3O12电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法对Rb2TeW3O12基态的几何结构、能带结构和光学特性等进行了系统的研究.几何结构研究不仅对基态平衡时的几何参量进行了优化计算，还对内部坐 标做了优化，其结果和实验测量值符合得很好.电子结构的研究表明，Rb2TeW3O12 属于宽禁带直接带隙半导体，禁带宽度为223eV，W 5d和O 2p轨道之间强烈杂化形成W— O共价键.计算了光学性质，给出了Rb2TeW3O12的介电函数实部ε1、虚部ε 2及相关光学参量，理论计算的静态介电常数为529 关键词： Rb2TeW3O12 电子结构 介电函数 密度泛函理论     

氧化石墨烯纳米带能带结构和态密度的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用第一性原理方法,计算了氧化石墨烯纳米带的电荷密度、能带结构和分波态密度。结果表明,石墨烯纳米带被氧化后,转变为间接带隙半导体,带隙值为0.375 e V。电荷差分密度表明,从C原子和H原子到O原子之间有电荷的转移。分波态密度显示,在导带和价带中C-2s、2p,O-2p,H-1s电子态之间存在强烈的杂化效应。在费米能级附近,O-2p态电子局域效应的贡献明显,对于改善氧化石墨烯纳米带的半导体发光效应起到了主要作用。