含Nb或Ge的锆合金表面氧吸附行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了纯锆表面和含Nb或Ge锆合金表面上氧的吸附性质. 结果表明, Nb和Ge对Zr(0001), (1120)和(1010)表面吸附性质的影响各不相同. 根据计算得到的偏聚能结果, Nb和Ge迁移到Zr(0001)表面比迁移到其他两个表面更容易, 而Nb和Ge 都可以降低Zr(0001)表面对氧原子的吸附能力, 因此这两种元素都能抑制锆合金的初始氧化. 进一步的电子结构分析发现, Nb和Ge改变表面对氧原子的吸附能力是通过改变表面d能带的分布来实现的.     

第一性原理计算Al元素含量对高熵合金AlxCoCrCuFeNi的影响

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝贽和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)方法建模,计算了高熵合金Alx CoCrCuFeNi的结构性能、弹性性能及生成热.计算结果表明,高熵合金Alx CoCrCuFeNi的密度随Al元素摩尔含量的增大而减小,晶格常数在Al元素摩尔含量为1时最小.Al元素摩尔含量为2时,高熵合金Alx CoCrCuFeNi符合力学稳定性判据.生成热随Al元素摩尔含量增大而增大,皆为负值的生成热表明高熵合金在热力学条件下稳定.     

a—Fe—(Co,Cr)—Zr系列合金的穆斯堡尔谱研究

本文研究了a-Fe_90-xCo_xZr₁₀(x=4,10,20,…,70)和Fe_90-yCr_yZr₁₀(y=0,4,7,16,20)系列合金的M?ssbaner谱。实验结果表明a-Fe_90-yCo_yZr₁₀和富Fe区(x<30)的a-Fe_90-xCo_xZr_{10 关键词：}     

第一性原理研究氧空位对Ag在MgO(001)面吸附的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法,应用Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP),计算了氧空位对Ag原子在MgO(001)面吸附的影响．通过成键过程中电荷密度的变化以及电荷转移的讨论,从原子尺度上分析了MgO(001)面空位点Fs和Fs+对其吸附、聚集与成核属性的影响以及吸附的能量属性.结果表明,相对清洁的MgO表面而言,Ag原子吸附在O空位时,能够更牢固地与MgO表面结合,并吸引更多的Ag原子聚集在一起,形成一个个独立的Ag原子岛.     

Cu在Zr掺杂CeO2(111)面吸附特性的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波方法和具有三维周期性边界条件的超晶胞结构模型,用第一原理计算方法,计算并分析了Cu在Zr掺杂的CeO2(111)面吸附所形成的Cu/ Ce0.75Zr0.25O2(111)界面体系的吸附能、吸附结构和电子结构。结果表明：（1）Cu在Ce0.75Zr0.25O2(111)面上次层O的顶位,且邻近Zr原子的吸附位置的吸附能最大,吸附最强;（2）Zr的掺杂增强了Cu与CeO2衬底的作用;（3）Cu的吸附,在CZ(111)面的O2p-Ce4f态之间引入了新的间隙态,这些间隙态主要来自于Cu3d与衬底O2p的杂化作用,这是Cu与CeO2/ZrO2有较强作用的主要原因;（4）吸附的Cu被Ce0.75Zr0.25O2氧化为Cuδ+,并伴随着表面Ce4+ → Ce3+的转化,该反应可以总结为：Cu/Ce4+→ Cu δ+/Ce3+。     

NH3在TaC(0001)表面吸附和解离的第一性原理研究

采用自旋极化密度泛函理论(DFT)并结合周期平板模型的方法,研究了NH₃在TaC表面的吸附和分解反应机理.表面能计算结果显示,以Ta为终止的TaC(0001)面为最稳定的表面;NH₃分子通过其孤对电子优先吸附在顶位top位,而NH₂和H最稳定吸附位置为三重hcp位,NH和N吸附在三重fcc位.过渡态结果表明氮原子的复合反应脱附为整个反应的限速步骤.电子结构计算结果表明,NH3分子及其片段通过其N原子的2p_z轨道与底物Ta的5d_z2轨道混合吸附于表面.随着脱氢反应的进行,电荷转移现象变得逐渐明显,吸附质和底物之间的电荷转移在加速NH₃脱氢催化过程中发挥重要作用.     

Ni4NdB电子结构和磁性能第一性原理研究

采用第一性原理,在局域自旋密度近似LSDA及LSDA+U近似,对Ni₄NdB化合物进行结构优化,计算体系晶格常数,电子结构和磁性能.结果表明,Ni₄NdB为带隙很小的金属导体,存在Nd-Ni铁磁耦合,体系总磁矩由Nd原子局域磁矩提供.体系原子成键较为复杂,Nd原子与近邻Ni原子成金属键,Nd原子与近邻B原子成较强离子键,Ni原子与近邻Ni原子间存在间接交换相互作用.在U作用下,体系磁矩与Nd原子磁矩变化一致,Ni原子磁矩在2.75 eV呈现磁有序-磁有序崩溃转变 关键词： 密度泛函理论 电子结构 磁性能 稀土过渡金属间化合物     

Cu在Zr掺杂CeO_2(111)表面吸附特性的第一性原理研究北大核心CSCD

采用第一原理计算方法,计算并分析了Cu在Zr掺杂的CeO2(111)表面吸附的吸附能及所形成的Cu/Ce0.75Zr0.25O2(111)界面体系的吸附结构和电子结构.结果表明:1)Cu在Ce0.75Zr0.25O2(111)表面上邻近Zr原子的次层O的顶位吸附最强;2)Zr的掺杂增强了Cu与CeO2衬底的作用;3)Cu的吸附在Ce0.75Zr0.25O2(111)表面的O2p-Ce4f态之间引入了新的间隙态,这些间隙态主要来自于Cu3d与衬底O2p的杂化作用,这是Cu与Ce0.75Zr0.25O2有较强作用的主要原因;4)吸附的Cu被Ce0.75Zr0.25O2氧化为Cuδ+,并伴随着表面Ce4+→Ce3+的转化,该反应可以总结为:Cu/Ce4+→Cuδ+/Ce3+.     

辐照诱发中间相Zr(Cr,Fe)2非晶化的原位电子显微研究

 在美国Argonne国家实验室连接有IVEM-Tandem National Facility加速器的Hitatch3000电子显微镜上，通过能量600keV及注量率为2.5×10¹²cm^-2·s^-1的Ne离子原位辐照,研究了锆-4合金中沉淀相hcp Zr(Cr,Fe)₂的重离子辐照效应，结果表明：600keV的Ne离子在350℃原位辐照至0.2dpa时，hcp-Zr(Cr,Fe)₂沉淀相的层错条纹开始消失；0.8dpa时沉淀相的电子衍射斑点大部分消失，发生明显的化学无序；2.7dpa时明场像衬度完全消失，非晶环已非常明显，表明沉淀相已经非晶化。600keV的Ne离子在350℃辐照hcp-Zr(Cr,Fe)₂相非晶化的临界损伤离位率约为2.7dpa。     

辐照诱发中间相Zr(Cr,Fe)2非晶化的原位电子显微研究

在美国Argonne国家实验室连接有IVEM-Tandem National Facility加速器的Hitatch3000电子显微镜上,通过能量600keV及注量率为2.5×1012cm-2·s-1的Ne离子原位辐照,研究了锆-4合金中沉淀相hcp Zr(Cr,Fe)2的重离子辐照效应,结果表明：600keV的Ne离子在350℃原位辐照至0.2dpa时,hcp-Zr(Cr,Fe)2沉淀相的层错条纹开始消失;0.8dpa时沉淀相的电子衍射斑点大部分消失,发生明显的化学无序;2.7dpa时明场像衬度完全消失,非晶环已非常明显,表明沉淀相已经非晶化。600keV的Ne离子在350℃辐照hcp-Zr(Cr,Fe)2相非晶化的临界损伤离位率约为2.7dpa。     

First Principles Study of Half Metallic Properties of VSb Surface and VSb/GaSb (001) Interface

The structural, electronic, and magnetic properties of VSb in zincblende, andNiAs phases, VSb (001) film surfaces and its interfaces with GaSb (001) havebeen investigated within the framework of the density functional theoryusing the FPLAPW+lo approach. The NiAs structure is more stable than the ZB phase, ZB VSb is found to a half-metallic ferromagnetic. The V-terminated surfaces retain the half-metallic character, while the half-metallicity is destroyed for Sb-terminated surfaces due to surface states, which originate from p electrons. The phase diagram obtained through the ab-initio atomisticthermodynamics shows that the formation energy of ZB VSb is about 0.1 Ryd.The half-metallicity character is also preserved at VSb/GaSb (001) interface.The conduction band minimum (CBM) of VSb in the minority spin case liesabout 0.47 eV above that of GaSb, suggesting that the majority spin can beinjected into GaSb without being flipped to the conduction bands of the minority spin.     

高压下氧化镉弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究

 运用基于密度泛函理论的平面波赝势方法（PWP）,计算研究了氧化镉NaCl结构（B1结构）和CsCl结构（B2结构）在不同压力条件下的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质。交换关联能分别采用广义梯度近似（GGA）和局域密度近似（LDA）。通过比较计算和实验得到的晶格常数和体模量不难发现,LDA的计算结果更符合实验值。在高压的作用下,两种结构的导带能级有向高能级移动的趋势,而价带能级有向低能级移动的趋势,因此直接带隙变大。同时,对照态密度分布图及高压下能级的移动情况,分析了CdO两种结构在高压作用下的光学性质。     

(Nb,N)共掺杂锐钛矿电子结构和光学性质的第一性原理研究

二氧化钛（TiO₂）作为一种性能优良的光催化剂已经受到越来越多的关注.本研究采用密度泛函理论的第一性原理和广义梯度近似+U方法,对锐钛矿结构TiO₂晶体三种可能的（Nb,N）共掺杂TiO₂的几何结构、形成能、能带结构、电子密度和光吸收系数进行了研究,并与单掺杂（Nb/N）体系进行了对比.对掺杂后体系的几何结构进行的计算表明杂质原子掺入后晶格发生了不同程度的畸变.此外,（Nb,N）共掺杂体系与纯TiO₂相比,其禁带宽度和吸收边较小.同时,与N掺杂TiO₂相比,N的2p态在共掺杂情形下变为完全占据,从而减少了电子空穴对的复合.而且共掺杂体系的形成能比N单掺杂体系低,因而更加稳定.因此,（Nb,N）共掺杂可以很好地提升锐钛矿型TiO₂在可见光波段的光催化性能.     

CHx(x=2~4)在Fe(110)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种CHx(x=2~4)在Fe(110)表面的top,hcp,SB和LB位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析。结果表明：CH4在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是SB位,吸附能别是-38.14 kJ•mol-1,CH3在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是top位,吸附能别是-171.78 kJ•mol-1,而CH2在Fe(110)表面的最稳定吸附位hcp的吸附能是-342.43 kJ•mol-1;CH3 和CH2两物种与金属表面成键,属于化学吸附。     

CHx(x=2~4)在Fe(110)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期平板模型相结合的方法,对物种CHx(x=2~4)在Fe(110)表面的top,hcp,SB和LB位的吸附模型进行了结构优化、能量计算,得到了各物种较有利的吸附位;并对最佳吸附位进行密立根电荷和总态密度分析。结果表明：CH4在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是SB位,吸附能别是-38.14 kJ•mol-1,CH3在Fe(110)表面的最稳定吸附位都是top位,吸附能别是-171.78 kJ•mol-1,而CH2在Fe(110)表面的最稳定吸附位hcp的吸附能是-342.43 kJ•mol-1;CH3 和CH2两物种与金属表面成键,属于化学吸附。     

Dependence of NiTi hydride stability by co-substitution by (Zr,Mg) onto Ti and (Cr,Cu) onto Ni: first-principles study

ABSTRACT

The thermodynamics of hydride formation is one of the most important properties of the metal-hydrogen system, and states its potential for further uptake. For this reason, much research is focused on the use of first principle calculations as a predictive tool in the study of hydride stability. In this paper, First-principles density functional calculations were performed to predict the effect of co-substitution in NiTiH, Ti by Mg and Zr (x?=?0.125, 0.25 and 0.375), as well as Ni by Cu and Cr (y?=?0.125). Structural, thermodynamic stability and electronic properties were investigated. The formation enthalpy when Ti is substituted either by Mg or Zr with respect to their content is calculated and compared to the host NiTiH; it is found that the hydride stability decreases as Mg content increases while it increases when Zr content increases. The substitution of Ni by Cu destabilises the hydride while the stability of the hydride is enhanced when Ni is substituted by Cr. The simultaneous substitution of Ti by Mg (x?=?0.375) and Ni by Cu (y?=?0.125), leads to considerable destabilisation and an increase in cell volume of the hydride. The corresponding Ni_0.875Cu_0.125Ti_0.625Mg_0.375 compound is identified with optimum characteristics among the considered compositions, thereby can be considered as potential material for hydrogen storage.     

Study of magnetic and optical properties of Zn_(1-x)TM_xTe(TM = Mn,Fe,Co,Ni) diluted magnetic semiconductors:First principle approach

We present structural,magnetic and optical characteristics of Zn_(1-x)TM_xTe(TM = Mn,Fe,Co,Ni and x = 6.25%),calculated through Wien2 k code,by using full potential linearized augmented plane wave(FP-LAPW) technique.The optimization of the crystal structures have been done to compare the ferromagnetic(FM) and antiferromagnetic(AFM) ground state energies,to elucidate the ferromagnetic phase stability,which further has been verified through the formation and cohesive energies.Moreover,the estimated Curie temperatures T_c have demonstrated above room temperature ferromagnetism(RTFM) in Zn_(1-x)TM_xTe(TM =Mn,Fe,Co,Ni and x= 6.25%).The calculated electronic properties have depicted that Mn- and Co-doped ZnTe behave as ferromagnetic semiconductors,while half-metallic ferromagnetic behaviors are observed in Fe- and Ni-doped ZnTe.The presence of ferromagnetism is also demonstrated to be due to both the p-d and s-d hybridizations between the host lattice cations and TM impurities.The calculated band gaps and static real dielectric constants have been observed to vary according to Penn's model.The evaluated band gaps lie in near visible and ultraviolet regions,which make these materials suitable for various important device applications in optoelectronic and spintronic.