高压下BeP2N4结构相变和电子结构的第一性原理计算

 基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了硅铍石型和尖晶石型结构BeP₂N₄的总能量随体积的变化关系。利用Brich-Murnaghan状态方程,通过能量和体积拟合,得到了2种结构的体变模量及其对压强的一阶导数。在压力作用下,BeP₂N₄的相变是从硅铍石型结构（空间群R-3,No.148）转变到尖晶石型结构（空间群Fd-3m,No.227）,计算出的相变点与其它理论值符合得非常好。同时计算了BeP₂N₄的相对晶格常数a/a₀和相对体积V/V₀的压缩率,在低压下发现,尖晶石结构BeP₂N₄的压缩率接近金刚石,进一步计算了不同压力下的体弹模量B_H、剪切模量G_H、B_H/G_H和杨氏模量E。此外,对两种结构的BeP₂N₄的电子态密度和带隙随压强的变化关系进行了计算和分析。结果表明：在压力作用下,上价带顶向费米能级移动,并有一定的展宽。Be—N、P—N键缩短,电子转移增加,导致电荷发生重新分布。     

非晶碳薄膜振动拉曼光谱的第一性原理研究

采用基于第一性原理的赝势平面波方法,对3个不同密度(2.6,2.9和3.2 g·cm-3)非晶碳结构的振动态密度和振动拉曼光谱进行了研究。结构模型由快速“液体-淬火”方法模拟得到,振动频率和本征模由线性响应理论决定,拉曼耦合张量由有限电场方法计算。计算结果表明：当密度从2.6增加到3.2 g·cm-3时,sp3碳含量从50%增加到84.4%,G峰向高频区偏移,D峰和G峰的强度之比I_D/I_G减小,T峰向低频区偏移且T峰和G峰的强度之比I_T/I_G增大。该结果与实验结果显示出很好的一致性。依据原子振动的分析结果证实：拉曼光谱的G峰和D峰均来自于sp2碳原子的振动贡献,且G峰是由任何成对的sp2碳原子的伸缩振动产生的,T峰来自于sp3杂化碳原子的振动贡献,G峰和T峰峰位随结构的色散是由键长变化导致的。     

Static and Vibrational Properties of Transition Metals

A model pseudopotential depending on an effective core radius but otherwise parameter free is proposed to study the equation of state by incorporating the s-d hybridization effects. Very recently proposed screening function due to Sarkar et al has been used to obtain the screened form factor. The equations of state for Cu, Ta, Mo, W and Pt have been studied up to the pressure of 1000 GPa. The vibrational properties such as phonon dispersion curves (in q and r space), phonon density of states, mode Grüneisen parameters, maximum frequency _max, mean frequency , ^21/2 = (/ ^-1)^1/2 and fundamental frequency ² and static properties such as dynamical elastic constants of rhodium and iridium are also calculated. The theoretical results are compared with experimental findings wherever possible. A good agreement between theoretical investigations and experimental findings has confirmed our formulation.     

N-S共掺杂金红石相TiO2电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究N和S单掺杂以及N和S共掺杂金红石相TiO2的能带结构,态密度和光学性质.结果表明:N掺杂导致禁带宽度减小为1.43 eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带隙减小为0.32 eV;N和S共掺杂导致能带结构中出现了两条杂质能带,靠近导带的一条杂质能级距离导带底约0.35 eV,靠近价带的一条杂质能级距离价带顶约0.85 eV,杂质能级主要由N原子的2p轨道和S原子的3p轨道组成.N和S掺杂后不但使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,光催化活性增强.     

First-Principles Study on Electronic Structure and Half-Metallic Properties of CoNCN and NiNCN

We studied the electronic structure of the two new transition-metal carbodiimides CoNCN and NiNCN using first-principles method, which is based on density-functional theory （DFT）. The density of states （DOS）, the total energy of the cell and the spin magnetic moment of CoNCN and NiNCN were calculated. The calculations reveal that the compound CoNCN and NiNCN have hall-metallic properties in ferromagnetic ground state, and the spin magnetic moment per molecule is about 7.000 μB and 6.000 μB for CoNCN and NiNCN, respectively.     

畸形钙钛矿DyMnO3电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的广义梯度近似对畸形钙钛矿DyMnO₃的基态电子结构及光学性质进行计算和分析.结果表明优化的晶体结构参数与实验结果相符合,DyMnO₃具有非间接带隙大小为0.91 eV的能带结构,结合态密度分析了各元素价电子态的分布.计算分析包括介电常数,吸收系数,反射率等光学性质.     

First-Principles Study on Electronic Structure and Half-Metallic Properties of CoNCN and NiNCN

We studied the electronic structure of the two new transition-metal carbodiimides CoNCN and NiNCN using first-principles method, which is based on density-functional theory (DFT). The density of states (DOS), the total energy of the cell and the spin magnetic moment of CoNCN and NiNCN were calculated. The calculations reveal that the compound CoNCN and NiNCN havehalf-metallic properties in ferromagnetic ground state, and the spinmagnetic moment per molecule is about 7.000 μ_B and 6.000 μ_B for CoNCN and NiNCN, respectively.     

ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算

计算了ZnO电子结构和光学线性响应函数,从理论上给出了ZnO材料电子结构与光学性质的关系。所有计算都是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。利用精确计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的ZnO材料的介电函数、反射谱、反射率以及消光率,理论结果与实验符合甚佳,为ZnO光电材料的设计与应用提供了理论依据。同时,计算结果也为精确监测和控制ZnO材料的生长过程提供了可能性。     

BxGa1-xAs合金电子结构与光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和特殊准随机近似方法,建立64原子的超胞并且对结构进行几何优化.计算和讨论具有闪锌矿结构的三元合金B_xGa_1-xAs的结构参数、电子结构和光学性质.结果表明：B_xGa_1-xAs的晶格常数与使用Vegard定理计算得到的值有微弱的偏离,键长存在明显的弛豫;计算得到的合金带隙弯曲参数变化较小（2.57 eV-5.01 eV）而且对组分变化的依赖很弱;最后分析硼的并入对GaAs光学参数包括介电函数、反射率、折射率、吸收系数和能量耗散函数的影响.     

加压下ZnO结构相变和电子结构的第一性原理计算

基于密度泛函(DFT)理论的第一性原理,计算半导体ZnO纤锌矿结构和岩盐矿结构状态方程及其在高压下的相变,分析加压下体相ZnO的晶格常数、电子态密度和带隙随压力的变化关系,并将计算结果与文献中的理论和实验数据进行比较.验证在计算金属氧化物时,应用局域密度(LDA)近似计算出的相变压力普遍偏高,采用广义梯度(GGA)近似得到的结果与实验符合较好.     

Bi掺杂ZnO光电性能的第一性原理研究

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,利用Material studio程序包中的Castep模块计算研究不同浓度Bi原子掺杂对ZnO电子结构和光学性能的影响.研究表明：不同Bi原子数的掺杂,对ZnO禁带宽度影响的变化趋势不一致.Bi掺杂ZnO的介电函数虚部峰值变大,并向低能量方向红移;高能量区域的吸收峰、反射峰和能量损耗峰随着掺杂原子的增多逐渐减小,透光性增强.掺杂样品在可见光和紫外光的吸收系数和反射系数均显著提高,可促进ZnO材料对可见光的有效利用.     

Ag-S共掺杂AlN电子结构和光学性质的第一性原理研究

用第一性原理平面波赝势方法对纯AlN和Ag-S共掺杂AlN的结合能、电子结构和光学性质进行计算分析.结果表明：施主杂质S原子的引入可以有效增加受主杂质Ag原子在AlN中的掺杂浓度,降低受主能级,对受主Ag原子起到了激活的作用,Ag-S共掺杂有助于实现高效的p型AlN.体系掺杂后的介电函数虚部和光吸收谱分别在低能区出现新的峰,其吸收边向低能方向偏移,增强了体系对低频电磁波的吸收.     

Electronic Structure and Optical Properties of Zinc-Blende InxGa1-xNyAs1-y by a First-Principles Study

Electronic structure and optical properties of the zinc-blende In_xGa_{1 - x}N_yAs_1-y system are calculated from the first-principles. Some relative simulations are performed using CA-PZ form of local density approximation in the framework of density functional theory. The supercell of intrinsic GaAs is calculated and optimized by using different methods, and the LDA-CA-PZ gives the most stable structure. The band gap of In_xGa_{1 - x}As tends to decrease with the increasing In concentration. For the case of In_0.0625Ga_0.9375N_yAs_{1 -y}, the band gap will show slight difference when N concentration is larger than 18.75%. The optical transition of In dopant in GaAs exhibits a red shift, while it is a blue shift for the N dopant in InGaAs. Besides, dielectric function, reflectivity, refractive index and loss function in different doping model of In_xGa_{1 - x}N_yAs_{1 - y} are also discussed.     

高压下CaF_2结构相变和光学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了在压力作用下CaF2的结构相变和光学性质。结果证实了CaF2的压致结构转变的顺序是从氟石结构(空间群Fm3m)转变到PbCl2型结构(空间群Pnma),然后继续转变为Ni2In型结构(空间群P63/mmc)。在Fm3m和Pnma两种结构中,电子带隙随着压力的增加而增加,而在P63/mmc结构中,带隙随着压力的增加开始下降。实验结果显示,直到210 GPa,CaF2没有发生由绝缘体到金属的转变。据此推测,CaF2的金属化压力高于300 GPa。还讨论了压力对CaF2光学性质的影响。     

First-Principles Calculations on Electronic,Chemical Bonding and Optical Properties of Cubic Hf_3N_4

Electronic,chemical bonding and optical properties of cubic Hf 3N4(c-Hf3N4) are calculated using the firstprinciples based on the density functional theory(DFT).The optimized lattice parameter is in good agreement with the available experimental and calculational values.Band structure shows that c-Hf3N4 has direct band gap.Densities of states(DOS) and charge densities indicate that the bonding between Hf and N is ionic.The optical properties including complex dielectric function,refractive index,extinction coefficient,absorption coefficient,and reflectivity are predicted.From the theory of crystal-field and molecular-orbital bonding,the optical transitions of c-Hf3N4 affected by the electronic structure and molecular orbital are studied.It is found that the absorptive transitions of c-Hf3N4 compound are predominantly composed of the transitions from NT22p valence bands to HfT2(dxy,dxz,dyz) conduction bands.     

非传统超导PuCoGa5晶体结构和电子性质的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论的全势能线性缀加平面波方法（FLAPW）,采用局域自旋密度近似（LSDA）及LSDA+U方法报道了Pu基超导体系PuCoGa₅的晶格参数,原子占位和电子性质.LSDA+U方法不仅考虑Pu-5f而且考虑了Co-3d的库伦排斥作用U和Hund交换相关作用J.结果表明LSDA+U在同时考虑Pu和Co的强关联作用时晶格参数和原子占位与相关理论和实验数据吻合较好,特别是PuCoGa₅中Pu-5f的强定域特征尤其是自旋向下的电子.此外,Pu-5f与Co-3d电子的轨道杂化明显强于Ga-4p电子.     

新型石墨插层化合物HfC2结构与性质的第一性原理研究

在高压下,预测一种新型石墨插层化合物HfC₂.采用第一性原理方法对其在0 GPa下的结构和性质进行研究,分别采用GGA-PBESOL、GGA-PW91和LDA方法进行结构优化,得到的晶体学数据基本相同.弹性常数和声子谱计算证实其力学和晶格动力学稳定性,表明HfC₂在0 GPa下能够稳定存在.采用GGA-PBESOL方法计算得到HfC₂的体模量和剪切模量达到265 GPa和118 GPa,Pugh比k<0.57,是一种具有高体模量的韧性材料.HfC₂存在C-C、Hf-C共价作用,且具有金属特性和特殊层状结构,是其具有高体模量和韧性的原因.最后,对HfC₂在0~500 GPa内的键长、体模量、剪切模量、k值等进行研究,探索其力学性质随压力变化的规律.     

Mechanical Properties and Electronic Structure of N and Ta Doped TiC: A First-Principles Study

The first principles calculations based on density functional theory (DFT) are employed to investigate the mechanical properties and electronic structure of N and Ta doped TiC. The result shows that the co-doping of nitrogen and tantalum dilates the lattice constant and improves the stability of TiC. Nitrogen and tantalum can significantly enhance the elastic constants and elastic moduli of TiC. The results of B/G and C₁₂-C₄₄ indicate tantalum can markedly increase the ductility of TiC. The electronic structure is calculated to describe the bonding characteristic, which revealed the strong hybridization between C-p and Ta-d and between N-p and Ti-d. The hardnessis is estimated by a semi-empirical model that is based on the Mulliken overlap population and bond length. While the weakest bond takes determinative role of the hardness of materials, the addition of Ta sharply reduces the hardness of TiC.     

Si掺杂锐钛矿TiO2的第一性原理研究

为了研究Si掺杂对锐钛矿TiO2的电子蛄构和光催化性能的影响,利用基于第一性原理的密度泛函理论计算了纯TiO2及Si掺杂TiO2的杂质形成能、能带结构及态密度.研究蛄果表明,Si的掺杂位置与制备条件有关,富钛和富氧条件下,Si最容易代替TiO2中Ti的位置.几何优化后Si掺杂TiO2超晶胞的晶格参数和晶胞体积都发生一定...     

ZnS(111)表面掺杂Mn的电子结构和磁性的第一性原理研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理,研究Mn原子掺杂在ZnS(111)表面的电子结构和磁性.对于单原子的掺杂组态,替位表面第一层的Zn原子时体系形成能最低,说明该层是最稳定的掺杂位置.体系总磁矩取决于Mn原子的局域环境.而对于双掺杂组态,当Mn与Mn之间呈短程铁磁耦合作用时体系最稳定.这可由Mn原子和近邻S原子的p-d杂化作用解释.此时,体系的居里温度估算值为469 K,明显高于室温,具有理论指导意义.Mn原子和受主半导体之间的相互作用是自旋极化产生的主要原因.计算结果表明,该掺杂材料可以很好的用来制作稀磁半导体,具有良好的应用前景.