钇在加压下固体电子结构的变化及其超导电性

用自洽 LMTO 方法计算了常压和加压状况下钇的固体电子结构,用 GG 公式计算了在不同压强点钇的电声耦合系数和平均电声矩阵元.结果表明,随着压强的增加,能带电子占据数发生变化,s 分波和 P 分波电荷逐步向 d 分波和 f 分波电荷转移;电声矩阵元中 p(?)d 和 d(?)f 散射项的贡献显著增大,从而导致了 T_c 的迅速升高.     

高压下LiNbO3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO3晶体波态密度,能带结构,电荷密度以及光学性质的影响.能带结构计算表明,价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献,导带底主要由Nb-4d态电子贡献,且带隙随着压强的增加而线性增大.利用复介电函数计算了LiNbO3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收系数,能量损失函数以及光电导率. 研究发现：外界压强大于10Gpa时,静态折射率保持不变,随外界压强的增加,反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽,损失函数峰发生“蓝移”.研究表明,高压可以有效调控LiNbO3晶体的电子结构和光学性质,为LiNbO3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.     

高压下LiNbO_3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO_3晶体态密度,能带结构,电荷密度以及光学性质的影响.能带结构计算表明,价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献,导带底主要由Nb-4d态电子贡献,且带隙随着压强的增加而线性增大.利用复介电函数计算了LiNbO_3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收函数,能量损失函数以及光电导率.研究发现:外界压强大于10GPa时,静态折射率保持不变,随外界压强的增加,反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽,损失函数峰发生"蓝移".研究表明,外界高压可以有效调控LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质,为LiNbO_3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.     

立方(Ba0.5Sr0.5)TiO3高压诱导带隙变化的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了 (Ba_0.5Sr_0.5)TiO₃ (BST) 晶体在高压下的电子结构及能带变化行为. 研究结果发现,随着压强的增加,BST能带间隙先增加,在压强为55 GPa时达到最大值,然后减小,这些有趣的结果将有助于开发与设计新的BST铁电器件. 进一步地,通过电子态密度和密度分布图的研究分析可知:在低压区域(055 GPa),则是出现的离域现象占主导(电子的离域作用超过键态的作用),从而使带隙减小. 关键词： 钛酸锶钡 第一性原理 高压 能带间隙     

Fe在高压下第一性原理计算的芯态与价态划分

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法的第一性原理计算，对过渡金属Fe元素进行自旋极化的总能量计算，能量计算精度取为平均每个原子0.01 eV.通过分析分波能带展宽与能带电子对总能量的贡献，讨论了在不同压强范围下第一性原理计算时Fe原子芯态与价态的合理划分.结果显示，当压强增加到约140 GPa时，3p电子对总能的贡献将不能忽略，而在地心压强下，3 s电子的贡献可以忽略. 关键词： 第一性原理计算 高压 芯态与价态     

高压下ZnSe的电子结构和光学性质

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,利用第一性原理计算了不同的压强下ZnSe晶体闪锌矿结构,得到了它的平衡晶格常数、总能量、电子态密度分布、能带结构、光反射与吸收系数等性质,详细讨论了高压下ZnSe的电子结构,并且结合实验结果定性地分析了高压下的光学性质. 关键词： 闪锌矿结构 态密度 能带结构 密度泛函理论     

金属氢

一、引 言自然界中,物质存在的形式是千变万化的.外界条件不同,物质的状态就不一样.例如,我们从不同的导电特性把物质分成绝缘体、半导体和导体.近代科学技术的发展,尤其是近代超高压技术的发展揭示出物质的导电特性不是一成不变的,一个绝缘体在足够大的压强下往往都可以变成半导体、导体.由于导电性是金属的特征,因此,我们常常把这种在压力下变成导体的现象叫做金属化.例如,良好的绝缘体──“塑料王”聚四氟乙烯的金属化压强是210—240千巴(1巴= 10～6 达因/厘米～2 = 0.98692大气压).磷的金属化压强只是40—50千巴.而公认的半导体锗和硅,…     

高压下Zn2GeO4带隙变化的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Zn₂GeO₄晶体在高压下的电子结构和带隙变化行为. 研究结果发现, 随着压强的增加, Zn₂GeO₄ 能带间隙先变大, 在压强为9.7 GPa时达到最大值, 然后减小. 通过电子态密度、电荷布居数和电子差分密度分布图的研究分析可知:在低压区域(0< P< 9.7 GPa), 带隙的变大主要是由于原子间距离的减小造成的共价性增强和Ge原子随压强的变大局域性增强引起的; 在高压区域(P>9.7 GPa), 则是出现了离域现象, 诱发了离域电子的产生, 从而使带隙减小.     

CrI_3高压相变及其光学性质理论研究

利用第一性原理计算方法,探讨了体相CrI_3在低温斜方六面体结构(■,BiI_3-type)及高压单斜结构(C2/m,AlCl_3-type)的相变、电子结构和光学性质.计算结果显示,半导体CrI_3当压强增加到26.1GPa时,高压导致的晶格畸变致使CrI_3从相■变化到相C2/m;原子之间的错位位移,使导带处的能带发生下移,价带处的能带发生了一定程度的上移,导致带隙减小.两种相的光学性质进一步验证了这些特性.     

高压下BaHfO3电子结构与光学性质的第一性原理研究

从第一性原理出发,在局域密度近似下,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法系统地研究了高压对BaHfO₃电子结构与光学性质的影响.能带结构分析表明;无压强和施加正压强作用时,BaHfO₃为直接带隙绝缘体,而施加负压强时,BaHfO₃则转变为间接带隙半导体;BaHfO₃的带隙随压强增加而减小,且具有明显的非线性关系.对光学性质的分析发现:施加正压强后,光学吸收带边产生蓝移;负压强作用时介电函数虚部尖峰减少,光学吸收带边产生红移;施加压强后BaHfO₃的静态介电常数和静态折射率均增大.上述研究表明施加高压有效调制了BaHfO₃的电子结构和光学性质,计算结果为BaHfO₃光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

MoP在高压下的电子,声子和电声耦合性质的第一性原理计算

使用第一性原理方法,研究了拓扑材料MoP在高压下的电子结构和晶格动力学行为.高压下MoP的晶体结构和费米面附近的电子能带相对稳定,但是声子能谱以及电声子耦合参数随着压强的增大有明显的变化.声子谱中高频光学支逐渐硬化,低频声学支中也有部分出现明显软化,体系的电声子耦合随压强的增大而逐步变强,导致超导转变温度从常压下的零提高到30 GPa时的0.16 K,最后在50 GPa时提高到1.21 K,与实验的变化趋势基本一致.研究揭示了高压下MoP中出现的超导现象主要是电声子耦合造成的,为理解实验观测到的拓扑超导共存现象提供了一定的理论支持.     

高压下BaHfO3电子结构与光学性质的第一性原理研究

从第一性原理出发,在局域密度近似下,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法系统地研究了高压对BaHfO3电子结构与光学性质的影响．能带结构分析表明：无压强和施加正压强作用时,BaHfO3为直接带隙绝缘体,而施加负压强时,BaHfO3则转变为间接带隙半导体;BaHfO3的带隙随压强增加而减小,且具有明显的非线性关系．对光学性质的分析发现：施加正压强后,光学吸收带边产生蓝移;负压强作用时介电函数虚部尖峰减少,光学吸收带边产生红移;施加压强后BaHfO3的静态介电常数和静态折射率均增大．上述研究表明施加高压有效调制了BaHfO3的电子结构和光学性质,计算结果为BaHfO3光电材料的设计与应用提供了理论依据．     

高压拉曼光谱方法研究联苯分子费米共振

测量了0—15 GPa压强下联苯分子的拉曼光谱. 结果表明,随压强增加,分子内和分子间π-π共轭和离域效应增强,谱线的绝对强度变大、蓝移. 联苯分子的两费米共振谱线强度比R_f/a减少,频率差Δ增加,当压强为8 GPa时,费米共振现象消失,利用Betran理论得出了固有频率差Δ₀和耦合系数ω随压强的变化关系,通过高压下相变进行了解释,并探讨了高压下费米共振耦合变弱的机理. 关键词： 联苯 费米共振 高压 拉曼光谱     

高压下AlN的电子结构和光学性质

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,利用第一性原理计算了不同压强下六方纤锌矿结构AlN晶体的晶格常数、总能量、电子态密度、能带结构、光反射系数与吸收系数。通过比较能带结构的变化行为,得出 AlN在16.7Gpa附近存在等结构相变,即由直接带隙结构转变为间接带隙结构。同时,结合高压下的态密度分布图和能级移动情况,分析了AlN在高压下的光学性质,吸收谱有向高能端移动(蓝移) 的趋势。     

钡在加压条件下的固体电子结构与超导电性

用自洽半相对论 LMTO 方法计算了钡在100千巴以下几个压强点的固体电子结构,利用 GG 公式计算了电声耦合常数中的参量,并结合钡的熔点数据计算其超导转变温度,对钡在加压条件下超导电性迅速改善的原因进行了探讨.     

高压下AlN的电子结构和光学性质

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，利用第一性原理计算了不同压强下六方纤锌矿结构AlN晶体的晶格常数、总能量、电子态密度、能带结构、光反射系数与吸收系数。通过比较能带结构的变化行为，得出 AlN在16.7Gpa附近存在等结构相变，即由直接带隙结构转变为间接带隙结构。同时，结合高压下的态密度分布图和能级移动情况，分析了AlN在高压下的光学性质，吸收谱有向高能端移动(蓝移) 的趋势。     

高压下稳态六方Ge2Sb2Te5结构、电子和光学性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研究了稳态六方petrov原子序列结构Ge2Sb2Te5的结构、电子和光学性质.计算所得的平衡态晶格参数与实验数据和先前的理论结果吻合很好.基态的能带结构和态密度表明了稳态六方petrov原子序列结构的Ge2Sb2Te5持有金属性.从压强影响下体积的变化趋势发现稳态六方Ge2Sb2Te5在17 GPa和34 GPa出现不稳定,暗示在此压强下的相变发生,这与2009年Krbal等人的实验结果相吻合.同时,还系统地研究了稳态六方petrov原子序列结构的Ge2Sb2Te5高压下的光学性质,得到了高压下介电函数、吸收率、光反射率、折射率、消光系数和电子能量损失谱在20 eV内的变化情况.     

高压下TiN等结构相变的第一性原理研究

 利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法和线性响应理论,研究了TiN的物态方程、电子能带结构和声子色散曲线随压强的变化关系。结果表明：TiN 的电子能带结构并未随着压强的增加而出现反常,没有出现电子的拓扑结构相变;零压下出现软化的声子模式并没有随着压强的增加而继续软化。因此可以认为在0～12 GPa 压强范围内,TiN 发生等结构相变的原因不是由于电子的拓扑形貌发生变化和声子软化引起的。     

航天新材料金属锆的压缩行为

在密度泛函理论的基础上,运用局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)两种方法,并通过第一性原理等方法对锆晶体在0～50 GPa下的物理性质进行了深入、系统的研究.结果表明,相比于广义梯度近似的计算结果而言,局域密度近似的计算结果和实验值更接近,但两者相差不是很大.并通过经典方法对锆晶体模拟计算了高压下的结构性质,得到的结果表明,在讨论的压强范围内,晶格参数与晶胞体积发生了非线性的变化,然而晶胞能量却随压强线性变化.通过对其相应的弹性性质的分析,发现随着压强的增大,锆晶体获得较好的延展性以及力学的稳定性.同时还得到了关于金属锆的能带结构特性及其光学性质,证实压强的改变对金属锆电子性质不会带来太大影响.     

改进的含温有界原子模型对金的电子物态方程的计算

在改进的含温有界原子模型基础上,在中心场近似下用分波法来处理部分自由电子密度分布函数.通过平均近似处理,给出劈裂的能带.在原子结构的自洽计算中采用能带重叠作为自由电子的动态判据.大量计算了Au的电子压强、能量、热容以及各种热力学系数. 关键词： 自洽场原子结构 状态方程 原子能量 电子压强