Nb二维原子薄片中的Jahn-Teller效应

使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法，研究了Nb二维单层原子薄片的结构稳定性和电子结构性质.对其所有的二维晶格结构的计算表明，由于Jahn-Teller效应，对称性较高的正方和六角晶格都是不稳定的二维结构.而稳定的二维结构是由对称性较高的六角晶格畸变后形成的对称性较差的斜方和中心长方结构.Nb单层原子薄片不能形成长方晶格结构.通过计算电子结构和Jahn-Teller效应，进一步讨论了这些结构的相对稳定性以及各二维晶格结构的电子能带和态密度等性质. 关键词： Nb原子薄片 Jahn-Teller效应 电子结构 从头计算     

Nb原子链的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法，研究了Nb原子链的结构稳定性和电子结构性质.计算表明，Nb原子可以形成线性链，平面之字形，二聚化以及梯子形等一系列的一 维链式结构.结果也显示，其中之字形结构最为稳定，其他结构均为亚稳的.通过第一性原理 计算的电子结构和Jahn-Teller效应，讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子 能带、态密度和电荷密度等性质. 关键词： Nb原子链 结构稳定性 电子结构 从头计算     

PuH2分子电子结构的DVM研究

关于钚的氢化物的分子结构和分子光谱公开解密的资料与数据甚少.基于密度泛函理论的全数值自洽场计算方法——离散变分方法(DVM)，数值解相对论的Dirac方程，在自由的钚原子和氢原子波函数的数值基及原子能级基础上计算了全电子的PuH2分子电子结构.得到PuH2分子基态最佳参数为键长Pu—H=0208617nm，键角θ°(H—H)=115.011°，轨道总能量为-19838.6630 a.u.，费米能级EF=-12.571eV. 比较了冻芯与非冻芯全电子计算结果.     

镓原子链的结构稳定性和电子结构

使用基于密度泛函理论的第一原理赝势法,研究了Ga-原子链的结构稳定性和电子结构性质.结果表明,Ga原子可以形成线性链,平面之字型以及梯子型等一系列的一维链式结构．其中之字型结构最为稳定,其他结构均为亚稳的．通过第一原理计算的电子结构和JahnTeller 效应,讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子能带和电荷密度等性质．     

Te掺杂单层MoS2的电子结构与光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS₂能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS₂属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64eV。本征单层MoS₂的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;Te掺杂单层MoS₂为间接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.47eV。同时通过Te掺杂,使单层MoS₂的静态介电常数增大,禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为单层MoS₂在光电器件方面的应用提供了理论基础。

     

应力调控对单层TiOCl2电子结构及光学性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层TiOCl₂的电子结构、输运性质和光学性质进行了理论研究.对单层TiOCl₂材料的声子谱、分子动力学和弹性常数的计算结果表明,该材料在常温下能稳定存在,并具有较好的动力学、热力学和机械稳定性.电子结构分析表明,单层TiOCl₂是一种间接窄带隙半导体(能隙为1.92 eV).在应力调控下,单层TiOCl₂材料的能带结构、输运性质和光学性质均发生明显变化.沿a方向施加-4%的收缩应力后,单层TiOCl₂由间接带隙变为直接带隙,带隙减小至1.66 eV.同时TiOCl₂还表现出明显的各向异性特征,电子沿b方向传输(迁移率约为803 cm~2·V^-1·s^-1),空穴则沿a方向传输(迁移率约为2537 cm~2·V^-1·s^-1).此外,施加收缩应力还会使单层TiOCl₂材料的光吸收率、反射率和透射率的波峰(谷)发生红移...     

N掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究

为了研究N掺杂对锐钛矿型TiO₂电子结构的影响，进而揭示N掺杂导致锐钛矿型TiO₂的禁带宽度变小的机理，对N掺杂TiO₂进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究. 通过对能带、态密度及电子分布密度图的分析，发现在N掺杂后，N原子与Ti原子在导带区，发生了强烈的相互关联作用，致使Ti原子3d轨道上的电子向N原子2p轨道发生移动，使得导带降低了，从而使得TiO₂导带的禁带宽度变小.理论预测可以发生红移现象，与实验结果对比分析，理论与实验基本相符. 关键词： N掺杂 2')" href="#">锐钛矿型TiO₂ 电子结构     

二维全同Nb4团簇在Cu(100)表面的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法和超原胞模型，研究了吸附在Cu(100)表面上的二维有序排列的幻数团簇Nb₄的结构稳定性及其电子结构性质.计算表明，四面体结构和平面的菱形结构的Nb₄团簇都可以稳定地吸附在Cu(100)表面上，这个体系很可能有重要的应用前景.在Cu(100)表面上，菱形结构的Nb₄比四面体结构的Nb₄更稳定，从Nb₄团簇的四面体结构到菱形结构，需经过的势垒高度约为0.94eV/团蔟.电子结构的计算表明，在Nb₄吸附后，Cu(100)表面与Nb₄团簇间有明显的电荷重新分布，表面Cu原子的电子态密度也明显改变. 关键词： 4团簇')" href="#">Nb₄团簇 有序排列 结构稳定性 从头计算     

二维Li+BC3结构高储氢容量的研究

本文基于第一性原理密度泛函理论, 证实了锂原子可以均匀地吸附在二维结构的BC₃片两侧, 同时被吸附的锂原子不会抱团. 通过计算表明, 被吸附的锂原子浓度达到33.3%时, Li+BC₃体系具有最高的储氢比例12.57 wt.%. 然后, 通过热力学分析预测了在室温 (300 K) 下, 115–250 atm之间, Li+BC₃体系可以达到上述储氢比例, 这不仅符合美国能源部的要求, 也满足了应用中的安全需要. 关键词： 第一性原理 储氢 3二维结构')" href="#">Li+BC₃二维结构     

OsSi2电子结构和光学性质的研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对正交相OsSi₂的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明它是一种间接带隙半导体,禁带宽度为0813 eV;其价带主要由Os的5d和Si的3p态电子构成;导带主要由Si的3s,3p以及Os的5d态电子构成;静态介电常数ε₁（0）=1543; 折射率n＝393并利用计算的能带结构和态密度分析了OsSi₂的介电函数、吸收系数、折射率、反射率、 关键词： 2')" href="#">OsSi₂ 第一性原理 电子结构 光学性质     

BC2N薄膜的柱状生长及生长机理

应用热丝辅助等离子体化学气相沉积法(CVD)合成了表面呈柱状的BC₂N薄膜,X射线、红外及X射线电子能谱分析表明,薄膜的化学组分主要为BC₂N,B,C和N原子间互相结合成键.扫描电镜观察到,薄膜表面形貌呈排列整齐、取向一致的柱体,并且发现这种生长方式与沉积参数密切相关.最后从结合能方面讨论了柱状BC₂N的生长机理. 关键词： 2N')" href="#">BC₂N 柱状生长 CVD法     

The transport properties of the molecular-scale B2C and BC3 electronic devices

The transport properties of the molecular-scale B₂C and BC₃ electronic devices are investigated with an ab initio method combined with a nonequilibrium Green function technique. The effects of different BC graphenes and ribbon lengths on the transport properties of the devices are significant. The results show that the devices with different BC graphenes and sizes have unusual transmission coefficients, which leads to special current transport mechanisms for the devices. Notably, the current strength of the device with the shortest ribbon length is the largest in three B₂C devices, but the current strength of the device with the shortest ribbon length is the smallest for BC₃ device.     

Structural stability and electronic properties of Co2N, Rh2N and Ir2N

The structural stability and electronic properties of Co₂N, Rh₂N and Ir₂N were studied by using the first principles based on the density functional theory. Two structures were considered for each nitride, orthorhombic Pnnm phase and cubic Pa3¯ phase. The results show that they are all mechanically stable. Co₂N in both phases are thermodynamically stable due to the negative formation energy, while the remaining two compounds are thermodynamically unstable. The calculated properties show that they are all metallic and non-magnetic. Ir₂N at Pnnm phase is a potentially hard material. The bonding behavior is analyzed.     

First-principle study of electronic structure and optical properties of 3C-BC4N

The 3C-BC₄N, as a kind of superhard material with many potential practical applications, is studied using first-principle calculations, evaluating the structural parameters, charge transfers, bond populations, band structures, density of states, and optical properties. All the calculations are performed after geometric optimization starting from a six-atom, trigonal, and unit-cell structure. The results indicate the following: all the configurations are metastable; the band gap of five configurations of 3C-BC₄N is highly dependent on the atomic arrangement; BC₄N-1 exhibits insulating behavior; BC₄N-3 exhibits semiconductor or semimetallic behavior, while BC₄N-2, BC₄N-4, and BC₄N-5 exhibit metallic behavior; and all the configurations are transparent in the visible light region.     

Al掺杂的尖晶石型LiMn2O4的结构和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 在广义梯度近似(GGA)和GGA+U方法下对尖晶石型LiMn₂O₄及其Al掺杂 的尖晶石型LiAl_0.125Mn_1.875O₄晶体的结构和电子性质进行了计算. 结果表明: 采用GGA方法得到尖晶石型LiMn₂O₄是立方晶系结构, 其中的Mn离子为+3.5价, 无法解释它的Jahn-Teller 畸变. 给出的LiMn₂O₄能带结构特征也与实验结果不符. 而采用GGA+U方法得到在低温下的LiMn₂O₄和其掺杂 体系LiAl_0.125Mn_1.875O₄的晶体都是正交结构, 与实验一致. 也能明确地确定Mn的两种价态Mn³⁺/Mn⁴⁺的分布并且能够说明Mn³⁺O₆的z方向有明显的Jahn-Teller 畸变, 而Mn⁴⁺O₆则没有畸变. LiMn₂O₄的能带结构与实验比较也能够符合. 采用GGA+U方法对Al掺杂体系的LiAl_0.125Mn_1.875O₄的研究表明, 用Al替换一个Mn不会明显地改变晶体的电子性质, 但可以有效地消除Al³⁺O₆ 八面体的Jahn-Teller畸变, 从而改善正极材料LiMn₂O₄的性能, 这与电化学实验的观察结果相一致.     

The electronic properties tuned by the phase transition between the semiconducting and metallic phase of monolayer MoS2/WS2

Using first-principles methods, we systematically investigate the electronic properties and atomic mechanism of the monolayer MoS₂/WS₂ homo-junction structure, which contains different phase structures, either the semiconducting hexagonal (H) structure or metallic trigonal (T) structure. Through tuning the size of the lateral homo-junction structure of either MoS₂ or WS₂, it can produce different boundaries which induce different phase transferred styles. More interestingly, the electronic structures of homo-junction structures can also be tuned by changing the size of the armchair and zigzag shapes of nanoribbons. The homo-junction structure of either MoS₂ or WS₂ exhibits alterable band structure and band edge position with the changing of the size. The strong dependence of the band offset on the sizes of the homo-junction monolayer also implicates a possible way of patterning quantum structures with size engineering.     

二价金属元素掺杂对LiCoO2体系电子输运性质的影响

为了解释Ca掺杂与Mg掺杂在影响锂离子二次电池正极材料LiCoO₂体系电子输运性质方面的不同效应，采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了该体系的电子结构.计算结果表明，虽然在LiCoO₂体系中用Ca或Mg替代Co都会在费米能级附近产生部分占据的受主带，但两者对应的电子态都具有明显的局域化特征；此外，与Mg掺杂体系明显不同的是，Ca掺杂体系的受主带与价带之间存在清晰的带隙.这一带隙的存在正是Ca掺杂不能明显提高LiCoO₂体系电导率的主要原因.此外，Ca²⁺与Mg²⁺离子半径的较大差别也是造成这两个掺杂体系的电导率存在明显差异的一个重要因素.     

BC5力学性质的第一性原理计算

采用平面波赝势密度泛函理论方法对0—60 GPa静水压下BC₅ 六角晶系P3m1和四方晶系I4m2结构的平衡态晶格常数、弹性常数、各向异性以及泊松比与Cauchy扰动进行了研究. 研究结果表明, BC₅的两种结构在高压下是稳定的, 且不可压缩性随着压强的增加而增大. 另外, 对其电子结构也进行了计算, 计算结果表明, BC₅存在一个较宽的带隙, 两种原子间有较强的共价杂化, 材料的性质主要由B的2p¹和C的2p²态电子共同决定. 压强对材料带隙和费米能级附近的态密度几乎没有影响, 只引起微小的漂移, 可推断其很好的高压稳定性.     

Structure and stability of various states of the EuC and EuC2 molecules

B3LYP level density functional theory （DFT） and multiconfiguration self-consistent-field （MCSCF） level ab initio method calculations have been performed on the basis of relativistic effective core potentials to investigate the nature of EuC and EuC2 molecules. The computed results indicate that the ground states of EuC and EuC2 are ^12∑^＋ and SA2, respectively. Dissociation potential energy curves of the low-lying electronic states of EuC have been calculated using the MCSCF method, and the same level calculation on EuC2 indicates that the dissociation energy of EuC2 of ground state compares well with the available experimental data. The bond characteristic is also discussed using Mulliken populations.     

First-principle study on the structural and electronic properties of H2S and SO2 adsorption on Pd-doped MoS2 monolayer

The partial discharge in SF₆-insulated equipment produces characteristic decomposition products: SO₂ and H₂S. The characteristic decomposition products vastly speed up the process of discharge faults. Based on density functional theory (DFT) calculation, single layer Pd-doped MoS₂ (Pd-MoS₂) is adopted as the adsorbent to adsorb SO₂ and H₂S to ensure the operational stability of SF₆-insulated equipment. The adsorption energy, charge transfer and structure parameters of SF₆, H₂S, and SO₂ adsorption on the Pd-MoS₂ monolayer are analysed to find the most stable adsorption structure. The molecular orbital theory, total density of states and partial density of states are studied to analyse the adsorption mechanism. The results show that Pd-MoS₂ adsorbent possesses high catalytic activity and excellent adsorption performance to H₂S and SO₂ by strong chemical adsorption. This study is of great significance to ensure the operational stability of SF6-insulated equipment by removing these characteristic decomposition products.