LiNH2 的晶格动力学、介电性质和热力学性质第一性原理研究

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计算了LiNH₂的晶格动力学、介电性质和热力学性质,得到了布里渊区高对称方向上的声子色散曲线和相应的声子态密度,分析了 LiNH₂的红外和拉曼活性声子频率,同时给出它的介电张量和玻恩有效电荷张量. 研究表明,LiNH₂存在小的各向异性,计算所得结果与实验值和其他理论值符合较好.最后,利用得到的声子态密度进一步预测了LiNH₂的热力学性质 关键词： 密度泛函理论 晶格动力学 热力学性质 第一性原理计算     

LiFePO4中对位缺陷的第一性原理研究

基于考虑了Fe-3d电子间的库仑作用U和交换作用J的GGA+U方案,应用第一性原理计算方法系统研究了LiFePO₄的对位缺陷,以及对位缺陷的形成对材料的电导率和离子扩散速率的影响.结果表明,Li/Fe交换缺陷是最容易形成的,形成缺陷后的Fe—O键变长,扩宽了Li离子传输通道,有利于Li离子在通道中的扩散,对材料电化学性能的改善起到了一定的作用.     

Mn掺杂LiFePO4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, 计算了不同Mn掺杂浓度LiFe_1-xMn_xPO₄ (x=0,0.25,0.50,0.75) 的电子结构. 同时采用流变相辅助高温固相碳热还原法制备了LiFe_1-xMn_xPO₄ (x= 0,0.25,0.50,0.75) 材料. 理论计算表明: LiFePO₄具有E_g = 0.725 eV的带隙宽度, 为半导体材料. 通过Fe位掺杂25%的Mn离子可最大程度地 减小材料带隙宽度、降低Fe---O键及Li---O键键能, 进而提高材料的电子电导率及锂离子扩散速率. 实验结果亦表明, 当Mn掺杂量x=0.25时, 材料具有最优的电化学性能, 其具有约为158 mAh· g^-1的放电比容量以及551 Wh· kg^-1的能量密度. 理论计算与实验结果非常符合.     

CeO2的电子结构，光学和晶格动力学性质：第一性原理研究

基于考虑了Ce-4f电子间的库仑作用U和交换作用J的LDA+U方案,应用第一性原理计算系统研究了CeO₂的电子结构,光学和晶格动力学性质.电荷密度和电子局域函数的分布特征表明,CeO₂是属于共价键的绝缘体.介电常数、玻恩有效电荷张量和声子色散曲线的计算值和相应的实验结果符合得比较好. 关键词： 电子结构 光学性质 晶格动力学 第一性原理计算     

稀土掺杂对LiFePO4性能影响的第一性原理研究

掺杂是提高LiFePO4体相电子电导率, 优化其电化学性能的重要方法之一. 稀土元素因具有高的电子电荷、大的离子半径以及强的自极化能力, 成为掺杂改性的重要选择. 本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了稀土元素 (La, Ce, Pr) 掺杂的锂离子电池正极材料LiFePO4的性质. 计算结果表明, 稀土元素掺...     

高压下面心立方CeH9和CeH10动力学性质的第一性原理研究

高压下的稀土金属超氢化物因具有高温超导电性而受到广泛关注。由于实验只能部分地确定超氢化物中稀土金属原子的晶格结构,因此,第一性原理计算成为全面理解其结构与物性的重要方法。基于第一性原理计算,对氢含量不同但Ce晶格结构相同的面心立方CeH₉和CeH₁₀的弹性、晶格动力学、质子动力学性质进行了对比研究,发现低氢含量有利于面心立方超氢化铈的弹性和声子稳定向低压拓展。在100～140 GPa压强区间,室温下CeH₉和CeH₁₀不具有显著的质子扩散,但1 500 K时全面转变为超离子态,扩散系数分别为1.6×10^-4～1.2×10^-4 cm²/s和1.9×10^-4～1.5×10^-4 cm²/s;扩散系数与温度、氢含量正相关,但与压强负相关。所获得的压强、温度及氢含量对超氢化铈结构与动力学性质的影响规律可为其他超氢化物研究提供参考。     

MoSi2薄膜电子性质的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法, 研究了四方MoSi₂薄膜的电子性质. 计算结果表明, 各种厚度的薄膜都是金属性的, 并且随着厚度的增加, 其态密度与能带结构都逐渐趋近于MoSi₂块体的特性. 通过对MoSi₂薄膜磁性的分析, 发现三个原子层厚的薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.33 μ_B; 而当薄膜的厚度大于三个原子层时, 薄膜不具有磁性. 此外, 进一步对单侧加氢饱和以及双侧加氢饱和结构下三原子层MoSi₂薄膜的电子性质进行了研究, 发现单侧加氢饱和的三原子层MoSi₂薄膜具有磁性, 其原胞净磁矩为0.26 μ_B, 而双侧加氢饱和三原子层MoSi₂薄膜是非磁性的. 双侧未饱和与单侧加氢饱和的三原子层MoSi₂薄膜的自旋极化率分别为30%和33%. 这些研究结果表明, 三原子层厚的MoSi₂ 超薄薄膜在悬空或者生长于基底之上时具有金属磁性, 预示着它在纳米电子学和自旋电子学器件等方面都有潜在的应用前景.     

Co掺杂BiFeO3的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波（PAW）方法,研究了具有钙钛矿结构的BiFeO₃材料及对BiFeO₃进行B位Co元素替代掺杂得到的BiFe_075Co_025O₃材料的磁结构、电子结构、能带结构.结果表明：Co的掺入不破坏原有的钙钛矿结构,对材料铁电性影响不大;掺杂导致原有的G型反铁磁序发生变化,形成了亚铁磁序的磁结构,材料的铁磁性有了很大提高;然而,Co杂质的掺入使材料的绝缘性有所减弱. 关键词： 第一性原理计算 3')" href="#">Co掺杂BiFeO₃ 铁磁性     

插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,选用局域密度近似对Ag_1/4TiSe₂及TiSe₂的几何结构进行了优化和总能量计算.计算得到的晶格常量与实验结果符合较好,负的形成能表明有序Ag_1/4TiSe₂系统的稳定性.布居数、键长、能带结构和态密度的计算结果显示：Ag以较强的离子性结合于Ag_1/4TiSe₂中.Ag的插入使得半金属性的TiSe_{2关键词： 1/4}TiSe₂')" href="#">Ag_1/4TiSe₂ 电子结构 插层化合物 第一性原理计算     

Mg、Ge、Te、Zn掺杂LiFePO4电子结构的第一性原理计算

本文采用第一性原理研究了Mg、Ge、Te、Zn掺杂的LiFePO4的能带结构、总态密度以及分态密度. 研究结果显示：Mg、Ge、Te、Zn掺杂的LiFePO4的带隙低于本征体系,有利于电子的跃迁.本征LiFePO4的能带与掺Mg、Ge、Te、Zn体系带隙之差分别为0.04 eV,0.263eV,0.691eV,1.251eV, 说明掺杂Mg、Ge、Te、Zn能够有效的对其能带实现精确调控.在费米能级处,Mg、Ge、Te、Zn掺杂LiFePO4的态密度主要由Fe的d轨道贡献.     

LixFePO4(x=0.0, 0.75, 1.0)电子结构与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研究方法,计算了不同嵌锂态Li_xFePO₄(x=0,0.75,1.0)的电子结构. 对于橄榄石型Li_xFePO₄正极材料,虽然Fe3d电子在费米能级附近相互交错,但由于受晶体场作用的限制,并不能真正成为自由电子,Fe3d电子对体系的导电性没有很大贡献,而Fe—O键在低能成键区形成p-d杂化的局域态共价键对稳定合金骨架具有重要作用. 随着锂离子的脱 关键词： 锂离子电池 4')" href="#">LiFePO₄ 电子结构 弹性性质     

Electronic and lattice vibrational properties of cubic BaHfO3 from first principles calculations

Through first principles calculations, we investigated the electronic structure and lattice vibrational properties of BaHfO₃. The optimized lattice constant of BaHfO₃ is in agreement with experimental and theoretical results. Our results show that cubic BaHfO₃ is an insulator with an indirect band gap of 3.5 eV. Besides, the calculation using the screened exchange local density approximation (sX-LDA) has been performed with the predicted minimum gap of 5.3 eV. The phonon dispersion curves of BaHfO₃ were also calculated. All positive phonon frequencies in the Brillouin zone were found, indicating the stability of BaHfO₃ structure.     

MgO-decorated carbon nanotubes for CO2 adsorption: first principles calculations

The global greenhouse effect makes it urgent to deal with the increasing greenhouse gases.In this paper the performance of MgO-decorated carbon nanotubes for CO 2 adsorption is investigated through first principles calculations.The results show that the MgO-decorated carbon nanotubes can adsorb CO 2 well and are relatively insensitive to O 2 and N 2 at the same time.The binding energy arrives at 1.18 eV for the single-MgO-decorated carbon nanotube adsorbing one CO 2 molecule,while the corresponding values for O 2 and N 2 are 0.55 eV and 0.06 eV,respectively.In addition,multi-molecule adsorption is also proved to be very satisfactory.These results indicate that MgO-decorated carbon nanotubes have great potential applications in industrial and environmental processes.     

三元化合物ZnVSe2半金属铁磁性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWP)方法,结合广义梯度近似(GGA),对三元化合物ZnVSe₂晶体的电子结构进行了计算,分析了ZnVSe₂晶体自旋极化的能带结构、电子态密度、电荷布居、磁矩等.计算结果表明,三元化合物ZnVSe₂会产生自旋极化状态,能带结构和态密度显示为半金属特征,表现出显著的铁磁性行为,具有高达近100%的传导电子自旋极化率,其半金属能隙为0.443eV,理论预测其可能是一种具有一定应用潜能 关键词： 2')" href="#">ZnVSe₂ 平面波赝势方法 半金属铁磁性 第一性原理     

Effect of C doping on the structural and electronic properties of LiFePO4: A first-principles investigation

Using first-principles calculations within the generalized gradient approximation （GGA） ＋U framework, we inves- tigate the effect of C doping on the structural and electronic properties of LiFePO4. The calculated formation energies indicate that C doped at O sites is energetically favoured, and that C dopants prefer to occupy 03 sites. The band gap of the C doped material is much narrow than that of the undoped one, indicating better electro- conductive properties. To maintain charge balance, the valence of the Fe nearest to C appears as Fe3＋, and it will be helpful to the hopping of electrons.     

Si2CN4(010)表面特性的第一性原理研究

应用第一性原理系统地研究了不同端面Si₂CN₄(010)模型的表面特性.通过3种可能表面模型解离能的比较,表明位于SiN层内的Si—NⅡ 键结合最强,而与碳二亚胺链状结构相连的Si—NⅠ 键结合最弱,因此易于形成以Si/NⅠ 键为端面的表面.文中还研究了弛豫前后表面的原子结构和电子特性,表面的NⅠ 原子容易形成新键,这是由于不饱和的NⅠ 原子在费米能级处有较高的态密度,电子结构不稳定,相反表面C原子状态较稳定,无明显的成键趋势. 关键词： 2CN₄')" href="#">Si₂CN₄ 表面 原子结构 电子结构     

LiV2O4: electronic,magnetic structure and heavy-fermion behaviour from first principles

First principles studies based on density functional theory (DFT) calculations within the generalized gradient approximations (GGA) and GGA + U approach using the full-potential, augmented plane wave + local orbitals (APW + lo) method, as implemented in the WIEN2k code, have been used to investigate the structural, electronic and magnetic properties of spinel-structure LiV₂O₄, in particular regarding the heavy fermion (HF) behaviour. The calculations were performed for ferromagnetic, anti-ferromagnetic, and ferrimagnetic configurations using two kinds of magnetic structures (tetragonal and rhombohedral). The GGA results showed that the Fermi energy lies in the V 3d (t_2g) bands with 1.5 electrons per V atom occupying this band, and the V 3d bands are separated by a ～1.9 eV energy gap from the O 2p bands and further split into t_2g and e_g bands with a ～1.0 eV energy gap, which are in good agreement with the photoelectron spectra. The GGA + U method indicates that the ground state of LiV₂O₄ is the tetragonal anti-ferromagnetic configuration with metallic character, and ferromagnetic order character at slightly higher energy, which is consistent with experimental result. The geometric frustration and hybridization between 3d (V) and 2p (O) could induce spin fluctuation and help to explain the instability of specific heat, susceptibility and HF behaviour.     

Coadsorption of gold with chlorine on CeO2 (111) surfaces: A first principles study

To investigate the effects of chlorine on the Au/ceria catalysts,the adsorption of gold or chlorine and their coadsorpiton on the stoichiometric and partially reduced CeO₂（111） surfaces are studied from the first principles.It is found that the adsorption of Au is significantly enhanced by the chlorine preadsorption on the stoichiometric CeO₂（111） surface;while on the partially reduced CeO₂（111） surface,the preadsorbed chlorine inhabits the oxygen vacancy（which is the preferred adsorption site for gold）,leading to a CeOCl phase and the dramatical weakening of the Au adsorption.Therefore,chlorine on the CeO₂（111） surface can affect the Au adsorption thus the activity of the Au/CeO₂ catalyst.