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     

Ag原子链的结构稳定性和磁性

采用第一性原理方法研究了Ag原子链的结构稳定性和磁学性质.在结构稳定性方面,计算了线性链、平面之字型、梯型和三条线性原子链组成的T型等链式结构.结果表明,线性原子链的结合能最小,结构最不稳定性;T型结构的结合能最大,结构最稳定.所有这些一维结构的原子间键长都小于Ag体材料的键长,表明一维下原子间的成键比体材料时更强.对Ag线性原子链的磁性计算表明,线性Ag原子链在平衡状态下并不表现出磁性,但是当原子链的原子键长被压缩了约52%时,体系可表现出铁磁性.通过Stoner判据和原子轨道相互作用图像,解释了这种磁性出现的原因. 关键词： Ag原子链 结构稳定性 磁性 从头计算     

重金属小团簇Wn(n=2-7)磁性的第一原理计算

使用自旋极化的密度泛函理论下的第一原理方法,对重金属钨的小团簇Wn（n = 2-7）的结构特性和磁性进行了理论计算。结果表明：团簇的结合能随着团簇中原子数的增加而增大;虽然W的体材料不具有磁性,但是W的一些小团簇可以表现出磁性,如W3、W4和W7,其磁矩均为2μB;通过能级图我们分析了Wn 团簇磁矩的变化情况。此外,还分析了Wn团簇的磁矩,结合能,能量的一阶和二阶差分随原子数n的变化,讨论了最稳定团簇W4的电子结构和电荷密度。     

简单金属Al原子链的磁性

使用密度泛函理论下的第一性原理方法,研究了纳米尺度下简单金属Al原子链的磁性．计算结果显示,一维的Al原子链无论是在线性链还是锯齿形的结构下都有可能表现出磁性,但是这些磁性都是在原子键长被拉伸的情况下才会出现．通过原子轨道相互作用的图像,配合电子状态密度的计算和Stoner判据,解释了一维Al原子链磁性产生的原因． 关键词： 磁性 Al原子链 第一性原理计算     

第一性原理计算Fe从bcc到hcp结构的相变路径及其磁性边界

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了压力作用下Fe从bcc到hcp结构相变的势能面、相变路径以及相变过程中的磁性相边界.结果表明:与Burgers路径不同,相变过程中bcc结构(110)bcc面的剪切和相对滑移相互耦合,并伴随有(110)bcc面间距的减小;这一相变机制可以解释Fe的静高压实验中在相变初期观察到的hcp结构异常.因此,并不需要像Wang和Ingalls提出的那样,在相变过程中引入一个亚稳定的fcc相来解释这些实验结果.对相变势能面的计算表明剪切对相变的发生有激活作用.此外,分析表明相变过程中涉及复杂的磁性转变,相变过渡态位置正好位于磁性相边界上,并对原子磁性对结构转变影响的物理机制进行了讨论.     

二维BC2 N薄片的结构稳定性和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对二维BC₂N薄片的结构稳定性和电子性质进行了系统的研究.计算了BC₂N化合物16种可能的二维单层结构.对它们的能带结构分析发现,对称性最高的构型与石墨烯一样是一种半金属,而其他二维结构则为有不同带隙的半导体,其中最稳定的构型是带隙值为1.63 eV的直接带隙半导体.对最稳定构型的差分电荷密度分析和Bader分析发现:在最稳定的构型中,C–C键、C–N键、C–B键和B–N键主要以共价键的形式呈现,也具有比较明显的离子性.在应力作用下最稳定构型的单层BC₂N的带隙宽度会发生变化,压缩时带隙变宽,而拉伸时带隙变窄,但仍然为直接带隙半导体. 关键词： 2N')" href="#">BC₂N 单层原子薄片 电子结构 从头计算     

Mg2Si:Fe 电子结构及磁性的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了Mg_2Si:Fe体系的电子能带结构、态密度和磁性.结果表明:掺入的Fe原子优先占据晶格中的空隙位,也可能代替晶格中的Mg位.从能带结构和态密度可以看出,当Fe原子位于晶格中空隙位时,系统显示出金属性;当Fe占据Mg位置时,对于自旋向上电子态,体系有一带隙存在,系统呈现明显的半导体特性;对于自旋向下电子态,Fe的替位掺杂在该体系内引入新的杂质能级,杂质能级与导带价带分离,且100%自旋极化.两种位置的杂质,上自旋电子和下自旋电子的态密度均明显不对称,诱导出铁磁性,且铁磁性主要由于Fe的3d态电子诱导产生.Fe位于空隙位时,Fe原子的磁矩为1.69μB;Fe占据Mg位时,Fe原子的磁矩为1.38μB,说明原子磁矩与其所占位置和配位情况有关.     

第一性原理计算：锰酸锂掺杂Fe和Co的性质研究

文章基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了LiMn2O4电池材料在掺杂Fe和Co离子时的电子结构和电化学性能。发现Fe\Co取代Mn3+在热力学上是会更加稳定,提升电化学性能。掺杂Fe后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.3%);掺杂Co后,LiMn2O4电池材料晶格参数减小(约0.5%)。这两种掺杂方式让与之相邻的Mn3+被氧化成Mn4+,从而降低了Jahn-Teller畸变情况产生可能性。对于掺Fe尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15FeO32),Mn环境中的Li离子会更容易被提取,第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.623V;对于掺Co尖晶石型锰酸锂(Li8Mn15CoO32),第一次放电电压从原来的3.7V增加至4.101V。研究为锂电池电容量研究提供理论数据的参考。     

Ni原子链填充碳纳米管的能量、电子结构和磁性的第一性原理计算

在广义梯度近似(GGA)下,利用密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理投影缀加波(PAW)赝势方法,研究了单根Ni原子链填充扶手椅型(n,n)(5≤n≤9)单壁碳纳米管的能量、电子结构和磁性.结果表明(5,5)碳纳米管直径过小排斥Ni原子链的插入,(6,6)碳纳米管是容纳Ni原子链的最小碳纳米管,特别是Ni原子链位于其中心轴线上时的形成能最低.以Ni@(6,6)和Ni@(7,7)系统为例,计算并分析了其自旋极化能带结构,电子总态密度,分波态密度和磁性,发现Ni原子的3d态电子 关键词： Ni原子链 碳纳米管 电子结构 磁性能     

第一性原理研究half-Heusler合金CoVTe和FeVTe半金属性及磁性的稳定性

本文构建了half-Heusler合金CoVTe和FeVTe.运用基于第一性原理的全势能线性缀加平面波方法,计算half-Heusler合金CoVTe和FeVTe的电子结构.电子结构的自旋极化计算结果表明,合金CoVTe和FeVTe具有半金属性,它们的半金属隙分别为0.21 eV和0.20 eV.磁性计算结果显示,合金CoVTe和FeVTe的晶胞总磁矩分别为2.00μ_B和1.00μ_B;合金晶胞中过渡金属V具有较强的原子磁矩,Te的原子磁矩较弱,而且为负值.使合金晶格均匀形变△a/a_0在±7%的范围内变化,分别计算CoVTe和FeVTe的电子结构.计算结果表明,晶格均匀形变△a/a_0分别为-7%—+7%和-4.8%—+7%时,合金CoVTe和FeVTe仍然保持半金属性,并且晶胞总磁矩分别稳定于2.00μ_B和1.00μ_B.     

Wn(n=3—27)原子团簇结构的第一性原理计算

使用密度泛函理论下的第一性原理方法,对W_n原子团簇(n=3—27)的结构特性进行了理论计算. 得到了W_n团簇(n=3—7)的最低能量结构和(n=8—27)的局域能量极小的典型结构. 使用凝胶模型,提出的电子组态1s²1p⁶1d¹⁰2s²1f¹⁴2p⁶3s ^{关键词： W团簇 结构性质 稳定性 从头计算}     

Magnetism of Zr atomic wires

By using the full-potential linearized augmented plane wave method to perform ab initio total energy calculations, we have explored magnetic ordering in one-dimensional Zr wires. The result shows that Zr can form linear, or dimerized, or zigzag wires, and the magnetic properties strongly depend on their geometric structures. The linear and zigzag wires exhibit ferromagnetic ground states at the equilibrium bonding distance, while the dimerized wire, despite its higher stability than that of the linear one, exhibits nonmagnetic ground states. The most stable geometry is shown to be the zigzag wire with a magnetic moment of 0.26μB per atom.     

First-principles calculation of magnetism of icosahedral Fe clusters

Icosahedral iron clusters are synthesized and characterized in our group by using experimental methods.But the measurements of magnetic properties still face difficulties:the sizes of the clusters and the amount of product.Therefore theoretical methods are employed to study these issues.In this paper,icosahedral iron clusters containing 13,55,147,309 atoms are calculated by ab initio techniques.After the structural relaxation,the magnetism of the clusters is found to be similar to that of face centred cubic(FCC) iron with stronger ferromagnetism on the surface.But the central atom of each cluster is exceptional,which has a smaller magnetic moment.We also study the electronic structural properties in the clusters for a better explanation of the magnetism.It is suggested that in small clusters,the magnetic properties still depend on the local structural arrangement.     

First-principles calculations of adhesion,bonding and magnetism of the Fe/HfC interface

First-principles plane-wave pseudopotential calculations of the adhesion, bonding and magnetism of the interface between the ferromagnetic bcc Fe and non-magnetic HfC are performed. The work of adhesion for C- and Hf-site Fe/HfC interfaces is calculated. High adhesion at C-site interface is found and Fe–C polar covalent bonds are formed across the interface. The magnetic moments of Fe atoms at interface are increased in both interfaces. The effect of the magnetism on the electronic structure of Fe/HfC interface is also investigated. It is shown that the change in band of majority-spin leads to enhance the magnetic moment of Fe.     

First-principles investigation of the electronic structure and magnetism of eskolaite

The electronic structure and magnetism of eskolaite are studied by using first-principles calculations where the on-site Coulomb interaction and the exchange interaction are taken into account and the LSDA+U method is used. The calculated energies of magnetic configurations are very well fitted by the Heisenberg Hamiltonian with interactions in five neighbour shells; interaction with two nearest neighbours is found to be dominant. The Néel temperature is calculated in the spin-3/2 pair-cluster approximation. It is found that the measurements are in good agreement with the calculations of lattice parameters, density of states, band gap, local magnetic moment, and the Néel temperature for the values of U and J that are close to those obtained within the constrained occupation method. The band gap is of the Mott--Hubbard type.     

Ab Initio Study of the Charge-Transfer Complex of Xenon and Dicarbon

Correlated ab initio calculations with large basis sets are reported for C₂Xe. The complex has a linear structure and a considerable dipole moment due to charge transfer from xenon to dicarbon. The CXe interatomic potential is rather flat so that the predicted CXe distance remains uncertain even at the highest level employed (268 pm at BCCD(T)/VQZ+d-aug(C)). The calculations recover most of the observed red shift in the CC stretching wavenumber upon complexation and thus support the reported identification of C₂Xe in a xenon matrix. The properties of the C₂Xe complex are compared with those of the analogous charge-transfer complex F₂CCXe.     

Identification of Defects in Semiconductors via their Electric Field Gradients

Recent theoretical calculations show for defect complexes in semiconductors, characterized by electric field gradients (EFG), that their chemical compositions, electronic charge states and the induced lattice relaxations can be obtained by comparing the experimental and calculated EFG. The experimental data are obtained by perturbed γγ angular correlation experiments and the calculations are performed using ab initio full potential methods in the framework of density functional theory. This revised version was published online in September 2006 with corrections to the Cover Date.     

掺杂MgCNi3超导电性和磁性的第一性原理研究

从第一性原理出发，计算了MgCNi₃的电子能带结构.MgCNi₃中C 2p与Ni 3d轨道杂化使穿梭费米面上的Ni 3d能带表现出平面性，费米面落在态密度范霍夫奇异(vHs)峰的右坡上.vHs峰上大的电子态密度和铁磁相变点附近的自旋涨落是决定MgCNi₃超导电性的重要因素.研究了三种替代式掺杂对其超导电性和磁性的影响，发现电子掺杂使费米能级下滑到态密度较低的位置，导致体系转变为无超导电性的顺磁相；同构等价电子数的金属间化合物的轨道杂化，引起费米面上态密度的减少，降低了超导电性；而空穴掺杂使费米面向vHs峰值方向移动，虽然费米面上电子态密度增大可能提高超导电性，但增强了的Ni原子磁交换作用产生铁磁序，破坏了超导电性. 关键词： 电子结构 超导电性 磁性 掺杂