Mg-Al-Ca合金中三元Laves相的稳定性和电子结构

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,应用VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package) 计算软件,研究了Mg-Al-Ca合金中三元Laves相,即Ca(Mg1-x,Alx)2和Al2(Ca1-x,Mgx) (x=0, 0.25, 0.50, 0.75, 1)在不同形态结构(C14, C15和C36)下的相稳定性及电子结构。计算所得的晶格常数和实验值吻合很好,形成能和相关能的计算用来研究三元Laves相的合金化能力和稳定性,结果表明：C14-Ca(Mg0.25,Al0.75)2具有很好的合金化能力,而C15- CaAl2具有很好的结构稳定性。态密度和电荷密度的计算用来研究Mg-Al-Ca合金中三元Laves相稳定性的内在微观机制。     

Au-Sn金属间化合物的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,计算研究了Au-Sn二元系金属间化合物的生成焓、结合能、电子结构、弹性性质和结构稳定性. 计算结果表明：Au₅Sn合金的生成焓最小,说明Au₅Sn较容易生成,但Au₅Sn在热力学和力学上是不稳定的;AuSn₂和AuSn₄的键合作用较强,弹性模量、剪切模量均大于AuSn和Au₅Sn;从电子结构的角度,AuSn₂和AuSn₄ 的成键主要来自于Au原子d 轨道与Sn原子p轨道的杂化;而AuSn以Sn–Sn键的相互作用为主,Au₅Sn相中Au 的占比较大,导致Au–Au共价键发挥作用,抑制了Sn导带p电子的成键. 关键词： 电子结构 弹性性质 第一性原理 Au-Sn金属间化合物     

Nb掺杂影响NiTi金属间化合物电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb元素掺杂对B2构型NiTi金属间化合物电子结构的影响.点缺陷生成能的计算结果表明,Nb原子掺杂后,NiTi中产生Ni原子和Ti原子空位和反位点缺陷所需要的能量均明显升高;态密度计算结果表明,Nb原子掺杂后与临近原子发生了明显的s-s, p-p和d-d电子相互作用,增加了与临近原子之间的电荷密度,有利于Nb与合金原子的成键.这些由Nb掺杂所导致的NiTi电子结构和键合特征的变化均有利于促进Nb与合金原子的相互作用,在一定程 关键词： NiTi金属间化合物 点缺陷 电子结构 第一性原理计算     

几种三元过渡金属碳化物弹性及电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论平面波方法研究了六方WC型Re_xW_1－xC(x=1, 0.25, 0.75, 0),Re_0.5Os_0.5C和Os_0.5W_0.5C的晶体结构、弹性和电子结构性质.研究发现Re_0.25W_0.75C晶体具有优异的弹性性能及稳定性,其剪切模量(312 GPa)超过了所有其他实验合成和     

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     

金属Li相稳定性的第一性原理研究

Li在常温常压下为体心立方结构(bcc),随着压力和温度的变化会发生结构转变.本文应用第一性原理方法研究了Li的9R,fcc,hcp和bcc四种不同结构相在基态和有限温度下的相对稳定性.计算表明Li在低温时的最稳定相为六角堆垛的9R相,而且随着温度的变化会发生结构相变,最终在高温时(370K)转变为bcc相.     

ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了ZnO原子链的结构稳定性和电子性质.结果表明：ZnO分子可以形成直线形结构、梯子形结构以及双梯子形结构等一维链式结构,而之字形链状结构是不能稳定存在的.计算结果也表明：这些稳定存在的一维原子链结构均表现出间接带隙的特征,而之字形结构的原子链却表现出了类似金属的能带特征. 关键词： 原子链 结构稳定性 电子结构 第一性原理计算     

FeVO_4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研究了三斜结构FeVO_4的结构,基态的能带结构、总态密度和分波态密度.将FeVO_4非共线的螺旋磁结构简化为六种不同的反铁磁结构,通过比较不同自旋构型的总能确定了基态磁结构.能带计算和总态密度结果均显示FeVO_4是能隙为2.19 e V的半导体,与实验结果相符.考虑Fe原子的在位库仑能,FeVO_4的能带结构和态密度都发生变化,说明FeVO_4晶体是一个典型的强关联电子体系.     

BCC结构TiCrTaV合金的电子结构及力学性能的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算TiCrTaV多组元合金中两种BCC结构的结构稳定性、力学性能、德拜温度、电子结构和布居分析. 生成焓和内聚能结果表明BCC1的结构稳定性更好,更容易形成. 弹性常数和模量表明BCC1的强度和韧性更强,BCC2的抗剪切能力和刚度更好,两种结构均具有弹性各向异性. 德拜温度和Grüneisen参数结果表明BCC2的键合强度和热稳定性更好. 电子结构和布居分析表明两种结构均包含共价键和金属键. Ta原子形成的共价键强度更大,金属键仅存在于Ti、Cr和V原子之间. 元素成键后Ti和V原子失去电子,Cr和Ta原子得到电子.     

BCC结构TiCrTaV合金的电子结构和力学性能的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算TiCrTaV多组元合金中两种BCC结构的结构稳定性、力学性能、德拜温度、电子结构和布居分析.生成焓和内聚能结果表明BCC1的结构稳定性更好,更容易形成.弹性常数和模量表明BCC1的强度和韧性更强,BCC2的抗剪切能力和刚度更好,两种结构均具有弹性各向异性.德拜温度和Grüneisen参数结果表明BCC2的键合强度和热稳定性更好.电子结构和布居分析表明两种结构均包含共价键和金属键. Ta原子形成的共价键强度更大,金属键仅存在于Ti、Cr和V原子之间.元素成键后Ti和V原子失去电子,Cr和Ta原子得到电子.     

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     

五种SiO_2晶体原子和电子结构的第一性原理研究

α-石英、β-石英、α-方石英、β-方石英和超石英是自然界中SiO_2常见的五种晶型.本文利用第一性原理平面波赝势方法,系统计算了五种SiO_2晶体的体弹性模量、电荷密度、电子态密度,能带结构,并和可获得的实验进行了比较.α-英、β-石英和具有空间群F d3m结构的β-方石英显示间接的带隙,而α-方石英,超石英和具有空间群P2_13和I42d结构的β-方石英显示直接的带隙.五种晶型SiO_2的带隙宽度均大于5.5 eV,都是绝缘体.     

CoSi电子结构第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性扩展平面波法，首先对CoSi的晶胞参数进行优化计算，CoSi多粒子系统的最低能量为-134684297Ry，此时其晶胞处于最稳态，与最稳态对应的晶胞体积V0等于5899360a.u.3,晶胞参数为a=b=c=04438nm；然后计算了优化后的CoSi的电子结构及Si侧Al掺杂的CoSi075Al025的电子结构并分析了两者的电子结构特征，计算的CoSi电子能态密度与已有的计算结果整体形貌相同，但存在局部差异，Al掺杂后费米面发生了偏移；最后探讨了两者的电子结构对热电性能的影响，Al掺杂可提高CoSi的材料参数B，因此有望提高其热电性能. 关键词： 第一性原理 电子结构 热电性能     

First-principles study of the Li2TiGeO5 ferroelastic phase transition

The electronic structures of ferroelastic lithium titanium germanate are investigated by first-principles method. The structure changes caused by the phase transition are discussed. It is shown that the orthorhombic structure is more stable than the tetragonal structure. The remarkable ferroelastic property largely originates from the Ge–O hybridization, which is enhanced by the Ti–O hybridization. The effective density and potential shows the changes of atoms bonding accompanying the ferroelastic phase transition.     

First-principles study of strain effect on the formation and electronic structures of oxygen vacancy in SrFeO_2

Motivated by recent experimental observations of metallic conduction in the quasi-two-dimensional SrFeO_2, we study the epitaxial strain effect on the formation and electronic structures of oxygen vacancy(Vo) by first-principles calculations.The bulk SrFeO_2 is found to have the G-type antiferromagnetic ordering(G-AFM) at zero strain, which agrees with the experiment. Under compressive strain the bulk SrFeO_2 keeps the G-AFM and has the trend of Mott insulator-metal transition.Different from most of the previous similar work about the strain effect on Vo, both the tensile strain and the compressive strain enhance the Vo formation. It is found that the competitions between the band energies and the electrostatic interactions are the dominant mechanisms in determining the Vo formation. We confirm that the Vo in SrFeO_2 would induce the n-type conductivity where the donor levels are occupied by the delocalized d_(x~2-y~2) electrons. It is suggested that the vanishing of n-type conductivity observed by the Hall measurement on the strained films are caused by the shift of donor levels into the conduction band. These results would provide insightful information for the realization of metallic conduction in SrFeO_2.     

First-principles study of atomic and electronic structures of kaolinite in soft rock

Kaolinite is a kind of clay mineral which often causes large deformations in soft-rock tunnel engineering and thus causes safety issues. To deal with these engineering safety issues, the physical/chemical properties of the kaolinite should be studied from basic viewpoints. By using the density-functional theory, in this paper, the atomic and the electronic structures of the kaolinite are studied within the local-density approximation (LDA). It is found that the kaolinite has a large indirect band gap with the conduction band minimum (CBM) and the valence band maximum (VBM) being at the Γ and the B points, respectively. The chemical bonding between the cation and the oxygen anion in kaolinite is mainly ionic, accompanied by a minor covalent component. It is pointed that the VBM and the CBM of kaolinite consist of oxygen 2p and cation s states, respectively. The bond lengths between different cations and anions, as well as of the different OH groups, are also compared.     

First-principles study of atomic and electronic structures of kaolinite in soft rock

Kaolinite is a kind of clay mineral which often causes large deformations in soft-rock tunnel engineering and thus causes safety issues.To deal with these engineering safety issues,the physical/chemical properties of the kaolinite should be studied from basic viewpoints.By using the density-functional theory,in this paper,the atomic and the electronic structures of the kaolinite are studied within the local-density approximation(LDA).It is found that the kaolinite has a large indirect band gap with the conduction band minimum(CBM) and the valence band maximum(VBM) being at the Γ and the B points,respectively.The chemical bonding between the cation and the oxygen anion in kaolinite is mainly ionic,accompanied by a minor covalent component.It is pointed that the VBM and the CBM of kaolinite consist of oxygen 2p and cation s states,respectively.The bond lengths between different cations and anions,as well as of the different OH groups,are also compared.