Sb系half-Heusler合金磁性及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方法,计算了Sb系half-Heusler合金XYSb(X=Ni,Pd,Pt;Y=Mn,Cr)的晶体结构、磁性及电子结构.计算结果表明,在平衡晶格常数下,合金NiMnSb为半金属,其他为金属.合金的总磁矩主要由Y元素自旋磁距贡献,随着元素X原子序数减小,费米能级移向自旋向下能带导带底;压缩使费米能级上移,远离Sb原子p能带,PtMnSb,PdMnSb与NiCrSb在压应力下可实现金属—磁性半金属转变. 关键词： 第一性原理 磁性 电子结构 金属—磁性半金属转变     

反Heusler合金Ti_2Ru_(1-x)Fe_xSn半金属磁性的第一性原理研究

本文基于第一性原理,通过对反Heusler合金Ti_2RuSn的Y位进行Fe元素掺杂,来探究其掺杂前后的相关特性及掺杂机理,以便寻求半金属性更稳定的Heusler合金材料,为后续相关理论研究及实验提供一定参考.在掺杂过程中随着Fe元素掺杂浓度的增加,反Heusler合金Ti_2RuSn的半金属性并未受到破坏,其带隙反而随掺杂浓度逐渐变宽,从未掺前的0.451 eV展宽到了全掺杂的0.711 eV.为分析掺杂体系的稳定性,我们计算了它们相对于理想反Heusler合金Ti_2RuSn块体的形成能,结果表明,对反Heusler合金Ti_2RuSn的Y位进行Fe元素掺杂可以展宽其带隙,并且掺杂浓度越低,体系相对较容易形成.     

第一性原理研究semi-Heusler合金CoCrTe和CoCrSb的半金属性和磁性

采用第一性原理的全势能线性缀加平面波方法,对semi-Heusler合金CoCrTe和CoCrSb的电子结构进行自旋极化计算.CoCrTe和CoCrSb处于平衡晶格常数时是半金属性铁磁体,其半金属隙分别为0.28和0.22 eV,晶胞总磁矩为3.00μB和2.00μB.CoCrTe和CoCrSb的晶胞总磁矩主要来自于Cr原子磁矩.Co,Te和Sb的原子磁矩较小,它们的磁矩方向与Cr原子的磁矩方向相反.使晶格常数在±13%的范围内变化(相对于平衡晶格常数),并计算CoCrTe和CoCrSb的电子结构.计算研究表明,CoCrTe和CoCrSb的晶格常数变化分别在-11.4%—9.0%和-11.2%—2.0%时仍具有半金属性,并且它们晶胞总磁矩稳定于3.00μB和2.00μB.     

Heusler合金Mn2 NiAl的电子结构和磁性对四方畸变的响应及其压力响应

运用基于密度泛函理论的第一性原理的投影缀加波方法,对Hg₂CuTi型Mn₂NiAl在由立方结构至四方结构的畸变过程中电子结构和磁性的变化规律及其对压力响应的规律进行了研究.研究发现:在由奥氏体相到马氏体相的相变中,由于Ni-Mn(A)原子间距的减小而使得杂化程度增强,导致占据态的态密度向低能区域移动,体系的能量降低,致使在马氏体相中的稳定性增大;在从奥氏体相到马氏体相的相变中,能带变宽,成键作用加强,从而在马氏体相中的稳定性增大;在四方畸变过程中,总磁矩的变化主要来源于Ni原子磁矩的变化;计算得到Mn₂NiAl的零压体积弹性模量为125.69 GPa,其抗压缩性比其他常见的Heusler型合金弱. 关键词： 第一性原理 电子结构 磁性 四方畸变     

Heusler合金Ni2MnSi的电子结构、磁性、压力响应及四方变形的第一性原理研究

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,计算了化学计量的Ni₂MnSi的晶体结构、磁性、电子结构、压力响应以及四方变形. 计算结果表明,在Ni₂MnSi的总磁矩中,Mn原子对总磁矩的贡献最大;Ni₂MnSi的总态密度的低能部分主要由Si-s投影态密度决定,高能部分主要由Ni-d,Mn-d和Si-p的投影态密度决定;Ni₂MnSi在四方变形中,在095<c/a<11 关键词： 第一性原理 电子结构 压力响应 四方变形     

分子基磁体Cr[N(CN)2]2电子结构和半金属性的第一性原理研究

基于第一性原理方法结合广义梯度近似,研究了分子基磁体Cr[N(CN)₂]₂的电子结构和半金属性. 对总能量,自旋极化的能带结构,态密度以及自旋磁矩的计算表明该分子磁体为半金属铁磁体．每个分子的总磁矩为2.00μB,其中Cr²⁺对分子磁矩的贡献较大,而配位体上的碳原子和氮原子的贡献相对较小．讨论了当晶格常数发生小幅变化时材料半金属性的变化.     

三元化合物ZnCrS2电子结构和半金属铁磁性的第一性原理研究

以闪锌矿相的ZnS 2×2×1超原胞为基础,通过将其中的Zn用Cr按1∶1配比进行了a和b两种不同位置的替换构造出了三元化合物ZnCrS₂ 理论模型,然后采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势(PWPP)方法分别计算了两种不同模型ZnCrS₂的电子结构和磁学性质. 结果表明,两种模型的ZnCrS₂的铁磁态都比反铁磁态更稳定,均是半金属铁磁体(半金属能隙分别为0.9631 eV和0.7556 eV), 其中a位替换不但具有较大的半金属 关键词： 2')" href="#">ZnCrS₂ 电子结构 半金属铁磁性 第一性原理     

XPO4(X=Lu, Y)电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)第一性原理对LuPO₄和YPO₄两种磷酸盐晶体的电子结构进行计算模拟.结果表明:LuPO₄的带隙为5.639 eV,YPO₄的带隙为4.884 eV.通过对态密度的分析得知LuPO₄的导带主要贡献来自Lu的5d态电子,费米能级附近价带主要由Lu的4f态和O的2p态电子贡献. YPO₄的导带主要贡献来自Y的4d态电子,价带顶的主要贡献来自于O的2p态电子.通过电荷密度和布局分析得知了材料内部原子间的电荷转移情况,进而对原子间成键情况进行了分析与讨论.     

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     

Cu2Se电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面超赝势方法计算研究了Cu2Se的电子结构、态密度和光 学性质。能带结构分析表明Cu2Se为半金属、上价带主要由Se的4p电子构成下价带主要由Cu的3d电子构成静态介电常数为1.41折射率为7.74吸收系数在可见光范围内最小值为1×105cm−1且在高能区对光子的吸收减小为零其电子能量损失峰在26.84eV正好对应反射系数急剧下降的位置光电导率的波谷出现的能量范围与前面的吸收系数和消光系数的峰值和波谷出现的位置完全对应。     

Ba0.5Sr0.5TiO3电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用第一性原理研究了Ba_0.5Sr_0.5TiO₃的能带结构和光学性质.结果表明,导带和价带都来源于钛原子3d轨道和氧原子2p轨道的杂化.导带主要由钛原子的3d轨道贡献,价带主要由氧原子的2p轨道贡献.吸收系数为10⁵ cm^-1量级,且吸收主要集中在低能区.折射率为n（0）=2.1,结果与实验符合. 关键词： 第一性原理 能带结构 光学性质     

Ti掺杂NbSe2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平面波超软赝势方法, 计算了理想2H-NbSe₂和Ti掺杂2H-NbSe₂晶体的几何结构及电子结构; 对掺杂前后超胞的能带图、态密度及分波态密度图进行了分析. 结果表明, 掺杂后费米能级附近能量区域的电子态密度出现了较高的峰值, 且费米能级位置发生了改变. 理论上可以认为Ti的掺杂会使得NbSe₂的导电性增强, 有利于开发新型的电接触复合材料.     

Heusler合金Co2MnAl(100)表面电子结构、磁性和自旋极化的第一性原理研究

基于第一性原理计算方法系统地研究了L2₁和B2结构下的Heusler合金Co₂MnAl(100)表面原子的原子弛豫、电子结构、磁性和自旋极化行为. L2₁和B2结构的Co₂MnAl(100)表面由于Co–Mn和Co–Al的成键差异, 使得不同原子分别发生不同程度的伸缩. 与块体相比, Co和Mn原子的自旋磁矩由于表面效应而明显增大, 电子结构计算显示L2₁结构块体中的带隙被表面态破坏, 表面效应使得两种结构的CoCo端面自旋极化率降低, 但MnAl端面并未受到显著影响, 呈现了较大的自旋极化, 预测其在隧道结中可能具有很好的应用潜力.     

A study on strain affecting electronic structures and optical properties of wurtzite Mg0.25 Zn0.75O by first-principles

We have made a first principles study to investigate density of states, band structure, the dielectric function and absorption spectra of wurtzite Mg 0.25 Zn 0.75 O. The calculation is carried out in a-axis and c-axis strain changing in the range from 0.3 to -0.2 in intervals of 0.1. The results calculated from density of states show that the bottom of conduction band is always dominated by Zn 4s and the top of valence band is always dominated by O 2p in a-axis and c-axis strain. Zn 4s will shift to higher energy range when a-axis strain changes in the range from 0.3 to 0, and then shift to lower energy range when a-axis strain changes in the range from 0 to -0.2. But Zn 4s will always shift to higher energy range when c-axis strain changes in the range from 0.3 to -0.2. The variations of band gap calculated from band structure and absorption spectra are also investigated, which are consistent with the results obtained from density of states. In addition, we analyse and discuss the imaginary part of the dielectric function ε 2 .     

Theoretical study on electronic structure and thermoelectric properties of PbS_xTe_(1-x)(x = 0.25, 0.5, and 0.75) solid solution

The electronic structure and thermoelectric(TE) properties of PbS_xTe_(1-x)(x = 0.25, 0.5, and 0.75) solid solution have been studied by combining the first-principles calculations and semi-classical Boltzmann theory. The special quasirandom structure(SQS) method is used to model the solid solutions of PbS_xTe_(1-x), which can produce reasonable electronic structures with respect to experimental results. The maximum zT value can reach 1.67 for p-type PbS0.75Te0.25 and 1.30 for PbS0.5Te0.5 at 800 K, respectively. The performance of p-type PbS_xTe_(1-x) is superior to the n-type ones, mainly attributed to the higher effective mass of the carriers. The z T values for PbS_xTe_(1-x) solid solutions are higher than that of pure Pb Te and Pb S, in which the combination of low thermal conductivity and high power factor play important roles.     

第一性原理研究Mg2 Si同质异相体的结构、电子结构和弹性性质

在第一性原理框架下,采用赝势平面波方法研究了三种Mg₂Si同质异相体的晶胞结构、电子结构和弹性性质随压强的变化关系.研究发现,反萤石结构Mg₂Si、反氯铅矿结构Mg₂Si和Ni₂In型Mg₂Si分别在压强为0-7 GPa,7.5-20.2 GPa和21.9-40 GPa范围内能够保持结构稳定.计算获得了不同压强下Mg₂Si的弹性常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和各向异 关键词： 态密度 电子结构 弹性常数 第一性原理     

TiO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;纳米管电子结构和光学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方法, 系统研究了小尺寸锐钛矿相(n,0)型TiO₂纳米管(D<16 Å)的几何构型、电子结构和光学性质. 结果表明: 随着管径增大, 体系单位TiO₂分子的形成能降低, 体系趋于稳定; 在管径14 Å左右, (n,0)型TiO₂纳米管会发生一次构型的转变. 能带分析显示, TiO₂纳米管的电子态比较局域化, 小管径下(D<14 Å)其导电性更好; 随着构型的转变, TiO₂纳米管由直接带隙转变为间接带隙, 并且带隙值随着管径的增大而增大, 这是由于π轨道重叠效应的影响大于量子限域效应所导致的结果. 两种效应的竞争, 使得TiO₂纳米管的介电函数虚部ε₂ (ω)谱的峰值位置随管径增大既可能红移也可能蓝移, 管径大于9 Å (即(8, 0)管)之后, TiO₂纳米管的光吸收会出现明显的增强. 关键词： 2纳米管')" href="#">TiO₂纳米管 第一性原理 电子结构 光学性质     

BaHfO3纳米薄膜电子结构、光学和弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似（LDA）下研究了厚度为0.626～2.711nm (100)面BaHfO3薄膜的电子结构、光学和弹性性质．电子结构和光学性质计算结果表明：以BaO为表面层原子的BaHfO3纳米薄膜均为直接带隙半导体材料,带隙随薄膜厚度减小而逐渐减小,表现出明显的量子尺寸效应,此时薄膜的光学吸收边发生红移,吸收带出现窄化现象．以HfO2作为表面层原子的BaHfO3薄膜则属于间接带隙半导体材料,且带隙随薄膜厚度减小而微弱增加．弹性性质计算结果表明：体弹模量、剪切模量和杨氏模量等表征材料硬度的力学参数均随BaHfO3纳米薄膜厚度减小而显著减小,呈现尺寸效应．电荷密度分布分析揭示了薄膜厚度改变了BaHfO3纳米薄膜的价健特性,这是材料硬度改变的内在原因．该研究结果为BaHfO3纳米薄膜材料的设计与应用提供了理论依据．