β-Si3N4电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函的平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA)，计算了β相氮化硅(β-Si₃N₄)的电子结构和光学性质，得到的晶格常数、能带结构等均与实验结果较好符合.进一步还研究了β-Si₃N₄的光吸收系数以及禁带宽度随外压力的变化规律，为β-Si₃N₄材料在高压条件下的应用提供了理论参考. 关键词： β相氮化硅 电子结构 能带结构 光学性质     

β-C3N4,β-Si3N4和β-Ge3N4的能带结构

采用基于密度泛函理论的线性丸盒轨道原子球近似(LMTO-ASA)从头计算方法,研究了β-C₃N₄,β-Si₃N₄和β-Ge₃N₄的能带结构,得到了它们的能隙分别为:4.1751,5.1788和4.0279eV。对于β-C₃N₄,由于N的部分2p电子占据了非键轨道,禁带宽度较窄;对于β-Si₃N_{4关键词：}     

α和β-Si3N4的电子、光学及热力学性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的晶体结构、电子结构、光学性质和声子谱,并对结果进行了理论分析.计算结果表明两种相都含有较强的共价键,均为绝缘体,且α-Si₃N₄的禁带宽度略大于β-Si₃N₄.计算获得的光学吸收系数表明α-Si₃N₄和β-Si₃N₄主要吸收紫外光,并二者的能量损失峰在24.4 eV附近.α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的声子谱中均无虚频,表明二者的结构是稳定的.在0～1000 K范围内,α-Si₃N₄的热容约为β-Si₃N₄的两倍.本文的计算结果可以为Si₃N₄     

β-Si3N4电子结构和红外和拉曼频率的第一性原理研究

分别用PW91，B3LYP两种密度泛函方法和全电子高斯基组对β-Si₃N₄的几何结构进行全优化(包括晶格参数和原子坐标)，结果和实验值符合良好. 同时计算了能带结构和态密度.在此基础上分别用上述两种方法计算了Γ点拉曼振动频率，并按对称性进行分类，将得到的11种拉曼活性模式的频率值与实验值以及其他文献值进行了比较，进一步确定了A_g模式为中等频率，值约459cm^-1. 计算结果表明     

β-Si3N4电子结构和红外和拉曼频率的第一性原理研究

分别用PW91,B3LYP两种密度泛函方法和全电子高斯基组对β-Si3N4的几何结构进行全优化(包括晶格参数和原子坐标),结果和实验值符合良好. 同时计算了能带结构和态密度. 在此基础上分别用上述两种方法计算了Γ点拉曼振动频率,并按对称性进行分类,将得到的11种拉曼活性模式的频率值与实验值以及其他文献值进行了比较,进一步确定了Ag模式为中等频率,值约459cm-1. 计算结果表明,B3LYP总体计算结果优于PW91. 对于中低频段的拉曼频率,两者与实验值相差最大为2和17cm-1. 对于高频段,两者与实验值相差最大为16和35cm-1. 同时计算了β-Si3N4的Γ点红外振动频率,通过对比实验结果,将其红外光谱进行了归属.     

Cu掺杂β-Si3N4的力学性能和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法研究了(Si_3-xCu_x)N₄(x=0,0.25,0.5,0.75,1)晶体的稳定性、力学性能和电子结构,分析了Cu掺杂对β-Si₃N₄力学性能的影响机制.结果表明,(Si_3-xCu_x)N₄为热力学稳定结构,Cu掺杂降低了β-Si₃N₄的稳定性.由弹性常数和Voigt-Reuss-Hill近似看出,(Si_3-xCu_x)N₄满足波恩力学稳定性判据,Cu掺杂使得β-Si₃N₄的体模量、剪切模量和杨氏模量降低,当x=0时,(Si_3-xCu_x)N₄的体模量、剪切模量和杨氏模量最大,分别为234.3 GPa、126.7 GPa和322.1 GPa.根据泊松比和G/B值判断出(...     

Ga6N6团簇结构性质的理论计算研究

在密度泛函理论的基础上，对Ga₆N₆团簇进行了第一性原理、全电子、从头计算，得到了10种可能的三维空间结构及其电子结构.其中最稳定结构的一对GaN原子的平均结合能为9.748 eV，因此是可能存在的.但与他人计算的Ga₃N₃和Ga₅N₅相比，Ga₆N₆团簇可能不属于“幻数”团簇.最稳定结构的Ga₆N_{6 关键词： GaN 团簇 电子结构}     

钙钛矿(C6H5CH2NH3)2PbBr4拉曼光谱研究

运用激光拉曼光谱实验和密度泛函理论计算研究了450～1 700 cm-1光谱范围内有机-无机杂化钙钛矿材料(C₆H₅CH₂NH₃)₂PbBr₄的振动模式特性。对比实验所得拉曼光谱和理论计算所得拉曼光谱,发现密度泛函理论计算可以很好的模拟(C₆H₅CH₂NH₃)₂PbBr₄有机部分的分子振动模式。同时通过比较分析密度泛函理论计算和参考文献,对450～1 700 cm-1光谱范围内的拉曼峰的分子振动模式进行了初步的归属,并发现该光谱范围内的拉曼峰主要是由(C₆H₅CH₂NH₃)₂PbBr₄分子中有机部分振动所产生的。     

BaVS3晶格动力学研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,在局域密度近似下采用线性响应的密度泛函微扰理论研究了具有六角结构的BaVS₃化合物的晶格动力学性质,得到了整个声子谱.计算得到的Γ点拉曼频率和实验数据进行了比较,其中E²_2g模、A_1g模和实验测量值符合得比较好.对于E³_2g模,采用线性响应计算的结果与实验值差别较大.对该模应用冻结声子方法研究后认为差异主要是由于E³_2g模的较强的非谐性引起的.此外V原子在平面内的振动模E¹_2u出现了虚频.虚频的出现预示着六角相的BaVS₃结构的不稳定性,从而很好地解释了该材料由六角相到正交相的结构相变. 关键词： 晶格动力学 密度泛函 赝势方法 3')" href="#">BaVS₃     

(Ca3N2)n(n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G^*基组水平上对(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性和稳定性等进行了理论分析.结果表明,(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇最稳定构型中N原子为3—5配位,Ca—N键长为0.231—0.251nm,Ca—Ca键长为0.295—0.358nm;N原子的自然电荷在-1.553e—-2.241e之间,Ca原子的自然电荷在1.035e—1.445e之间,Ca和N原子间相互作用呈现较强的离子性,Ca₃N₂和(Ca₃N₂)₃团簇有相对较高的动力学稳定性. 关键词： 3N₂)_n(n=1—4)团簇')" href="#">(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇 密度泛函理论 结构与性质     

电场对GaN/g-C3N4异质结电子结构和光学性质影响的第一性原理研究

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GaN/g-C₃N₄异质结的稳定性、电子结构、光学性质及功函数,同时考虑了电场效应.结果表明:GaN/g-C₃N₄范德瓦耳斯异质结的晶格失配率(0.9%)和晶格失配能极低(-1.230 meV/?~2,1?=0.1 nm),说明该异质结稳定性很好,且该异质结在很大程度上保留了GaN和g-C₃N₄的基本电子性质,可作为直接带隙半导体材料.同时,GaN/g-C₃N₄异质结在界面处形成了从GaN指向g-C₃N₄的内建电场,使得光生电子-空穴对可以有效分离,这有利于提高体系的光催化能力.进一步分析可知,外加电场使GaN/g-C₃N₄异质结的禁带宽度有着不同程度的减小,使得电子从价带跃迁至导带更加容易,有利于提高体系的光催化活性;此外,当外加电场高于0.3 V/A以及低于-0.4 ...     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu₃Au 结构的含U化 合物UX₃(X=Al, Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应，除了用标量相对论 加以修正 外，还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的 作用，在这两种结构相同的含U合金中，U的5f电子态具有完全不同的性质，即在UAl_{3< /sub>和US n3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为，通过St 关键词： 铀化合物 电子态 密度泛函理论 自旋-轨道耦合}     

四方和正交以及单斜相K0.5Na0.5NbO3的结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理超原胞方法和虚晶近似方法, 在局域密度近似和广义梯度近似下, 对四方和正交以及单斜相K_0.5Na_0.5NbO₃的能量和原子结 构以及电子结构进行了系统的研究. 计算结果表明三种K_0.5Na_0.5NbO₃相的能量差别较小, 这与实验上它们之间容易发生相转化是一致的. 进一步发现单斜相的能量比四方相和正交相低, 说明单斜相结构更加稳定, 并且理论计算的结构参数与实验值符合得很好. 电子结构结果也表明单斜相的键合作用比四方相和正交相键合作用更强, 进一步说明单斜相结构更加稳定. 关键词： 铌酸钾钠 四方相 单斜相 密度泛函理论     

C74分子光谱特性及电子结构的密度泛函研究

利用第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数的方法研究了C₇₄分子的分子轨道密度、振动光谱和态密度.结果显示C₇₄分子的能隙不足0.6 eV.比较C₇₄分子的电子云分布发现,在HOMO和LUMO状态下的电子只分布在C₇₄分子的半球表面侧,电子在成键过程中都表现出了较好的离域特性.C₇₄分子的红外光谱和拉曼光谱显示,碳碳键的振动在有些频率处只有红外活性,有些频率处只有拉曼活性,还有一些频率处既有红外又有拉曼活性.另外,考虑电子自旋作用时C₇₄分子态密度的极大值数量有所增加,并使简并的能级发生分裂.     

CaO-Al2O3二元系晶体和玻璃的拉曼光谱研究

实验测定了CaO-Al₂O₃二元系中晶体和玻璃的拉曼光谱,并利用密度泛函理论(DFT)计算了CaAl₄O₇晶体的拉曼光谱活性振动波数和散射活性。结果表明CaAl₄O₇的中波数区(400～700 cm^-1)对应Al-O_b-Al的弯曲振动,高波数区(700～1 000 cm^-1)则对应Al-O_nb的伸缩振动。采用激光悬浮加热装置制备了一系列玻璃样品,对其进行拉曼光谱研究发现,550和780 cm^-1附近观察到两个明显的特征峰,分别对应Al-O_b-Al的弯曲振动和Al-O_nb的伸缩振动。随着CaO/Al₂O₃比例的增加,550 cm^-1特征峰发生蓝移,而780 cm^-1特征峰发生红移,表明复杂网络结构逐渐解聚。此外,随Al<...     

高温隐形材料SiBN陶瓷

已有的实验结果表明, 硅硼氮陶瓷材料具有非晶态的微观结构, 并且可在六方相氮化硅 (β-Si₃N₄) 的基础上得到较好理论模型. 本文通过同样方法建立硅硼氮陶瓷材料的理论模型, 并在此基础上进行分子动力学与密度泛函理论结合的计算研究, 得到其高温下光学性质的显著变化. 与氮化硅 (Si₃N₄) 的光学性质比较分析后发现, 低温下SiBN陶瓷对可见光甚至紫外及高频光吸收显著, 而高温下呈现对微米波的较好吸收和其他波段小于0.3的吸收系数; 低温下SiBN陶瓷的反射系数全波段接近0.1, 而高温下其反射系数可小至1%; 单晶Si₃N₄的光学性质则随温度升高几乎不发生变化. 这一结果表明SiBN陶瓷作为高温激光隐形材料的可能, 也为非晶材料光电应用指出一个新的方向. 关键词： 硅硼氮陶瓷 密度泛函理论 光吸收系数 反射系数     

正磷酸盐晶体Ba3(PO4)2和Sr3(PO4)2高温拉曼光谱研究

测量了碱土金属正磷酸盐Ba₃(PO₄)₂和Sr₃(PO₄)₂常温及高温拉曼光谱, 对拉曼振动模式进行指认, 并分析了晶体拉曼振动光谱及晶体结构在高温下的变化. 在温度升高的过程中, 拉曼振动频率向低频移动且振动峰宽度展宽, 晶体中的P-O平均键长随温度升高而变长, 但O-P-O的键角并未发生变化. 晶体在900 ℃以下无结构相变发生. 关键词： 3(PO₄)₂和Sr₃(PO₄)₂')" href="#">Ba₃(PO₄)₂和Sr₃(PO₄)₂ 高温拉曼光谱 振动模式 高温结构     

基于共掺杂调控C32多极矩的二阶非线性光学响应

基于密度泛函(DFT)理论,采用CAM-B3LYP方法,以C₃₂分子为多极矩构建骨架,设计了两类替位式共掺杂的富勒烯衍生物C₂₈B₂N₂和C₂₈B₂P₂,共16种同分异构体,并对它们的电子性质、线性极化率α和一阶超极化率β进行研究。结果表明,掺杂后分子的HOMO-LUMO能隙变小,C₂₈B₂P₂的α和β值均大于C28B2N2系列。其中偶极分子具有大的β值,八极分子则有较小的β值,筛选出具有优异的二阶非线性光学(NLO)响应特性的结构。含时密度泛函理论(TD-DFT)的结果表明,与C₃₂相比,掺杂后所有结构的吸收光谱的响应范围变宽,最大吸收强度减弱,且最大吸收波长的位置发生红移或蓝移。基于完全态求和(SOS)方法,分别用二能级或三能级公式解释了两类共掺杂结构中β值最大的来源,并且证明了与之有关的电子激发类型为π→π*激发。     

B,P掺杂β-Si3N4的电子结构和光学性质研究

运用第一性原理方法, 计算了B, P两种元素单掺杂和共掺杂的β -Si₃N₄材料的电子结构和光学性质. 结果表明: B掺杂体系的稳定性更高, 而P掺杂体系的离子性更强; 单掺和共掺杂均窄化带隙, 且共掺在禁带中引入深能级, 使局域态增强; 单掺杂体系介电函数虚部、吸收谱和能量损失谱各峰均发生红移、幅值减小, 而共掺后介电函数虚部主峰出现蓝移、能量损失峰展宽、高能区电子跃迁大大增强, 且控制共掺杂的B, P比例可获得较低的带电缺陷浓度.     

高分辨电子显微镜研究α-Si3N4晶格缺陷

对于用MgO和LiF作为添加剂以热压法制备的α-Si₃N₄进行高分辨电子显微镜观察时,发现结构缺陷。观察到在三晶粒晶界处有分相现象,这表明晶界玻璃相化学成分不均匀。在晶粒中,由晶格变形和(100)晶面位移所引起应力区域时有发现。在有些区域晶格变形是如此严重,以致晶胞的六方对称性都失掉了。晶格的形变可借助于(100)晶面间距与正常值6.771?的偏离加以衡量。用高分辨电子显微镜,我们发现α-Si₃N₄存在辐射损伤,这可能 关键词：