Fe原子薄片的磁性:第一性原理计算

使用基于密度泛函理论的第一原理方法,对Fe单层原子薄片在二维正方、二维六角晶格下的电子结构和磁学性质进行了系统研究.结果表明,二维正方、二维六角以及bcc晶格在平衡晶格常数下都具有磁性,其单位原子磁矩分别为2.65,2.54和2.20μ_В.对二维晶格在被压缩和被拉伸时的磁性计算表明,随着晶格的被拉伸,当最近邻原子间距大于4.40时,铁原子间的键合被拉断,体系单位原子的磁矩趋于孤立Fe原子的磁矩4μ_В;随着原子键长的减小,各体系的磁矩 关键词： Fe 原子薄片 磁性 从头计算     

金属纳米线应力分布特征的原子级模拟研究

运用分子静力学方法结合量子修正Sutten-Chen多体力场研究了Ni纳米线在平衡状态下的应力分布特征,考虑了三种不同取向的纳米线,即轴线方向分别沿［100］,［110］和［111］方向的纳米线.计算的结果表明：由于表面张应力的作用,纳米线在弛豫过程中沿轴线方向长度发生收缩;纳米线从表面向中心区域呈现出由张应力向压应力连续分布的特征.随着纳米线直径的增加,纳米线的表面区域的张应力先上升,然后略有下降,并趋向一个非零的常值;而中心区域的应力则属于压应力,其值随着直径的增加显著地减小,并趋向于零值.无论是轴向 关键词： 纳米线 应力分布 分子静力学     

锂离子电池富锂锰基三元材料中氧空位簇的形成:第一原理计算

采用第一原理方法计算了两种不同镍含量的锂离子电池富锂锰基三元正极材料Li_1.2Ni_0.32Co_0.04Mn_0.44O₂(空间群为■)和Li_1.167Ni_0.167Co_0.167Mn_0.5O₂ (空间群为C2/m)中氧空位簇的形成能.结果表明,含镍量较少的Li_1.167Ni_0.167Co_0.167Mn_0.5O₂正极材料中氧空位簇的形成能总是高于含镍量较多的Li_1.2Ni_0.32Co_0.04Mn_0.44O₂材料中的氧空位簇形成能,这说明含镍量较高的正极材料中氧空位簇更容易形成.无论是含镍量较高的富锂锰基材料,还是含镍量较少的同类材料,过渡金属边上的氧空位簇的...     

ELECTRONIC STRUCTURES AND GEOMETRY OF THE Al12Si CLUSTER SOLID

The electronic structures and geometry of a solid assembled out of cubic close packing of Al₁₂Si clusters have been studied with an ab initio pseudopotential method and within the local density functional theory. Both the lattice constant of the solid formed and the atomic geometry of the clusters in it have been optimized through the ab initio method without adjustable variables. Our results show that the crystal composed of Al₁₂Si clusters is a metal rather than a semiconductor. Interactions between Al₁₂Si clusters in the solid are strong and the clusters are no longer inert under crystal field.     

镓原子链的结构稳定性和电子结构

The structural stabilities and electronic structures of Ga atomic chains are studied by the first-principles plane wave pseudopotential method based on the density functional theory. The present calculations show that gallium can form planar chains in linear-, zigzag- and ladder-form one-dimensional structures. The most stable one among the studied structures is the zigzag chain with a unit cell rather close to equilateral triangles with four nearest neighbors, and all the other structures are metastable. The relative structural stability, the energy bands and the charge densities are discussed based on the ab initio calculations and the Jahn-Teller effect.     

LiAl中空位形成能的第一原理计算

LiAl是一种非常典型和有重要用途的金属间化合物.采用平面波展开和第一原理赝势法，计算了LiAl化合物中Li空位和Al空位的形成能和空位周围的原子弛豫，讨论了空位形成时电荷密度的重新分布、相应的电子态密度以及能带结构等性质. 关键词： LiAl 空位形成能 第一原理计算     

ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了ZnO原子链的结构稳定性和电子性质.结果表明：ZnO分子可以形成直线形结构、梯子形结构以及双梯子形结构等一维链式结构,而之字形链状结构是不能稳定存在的.计算结果也表明：这些稳定存在的一维原子链结构均表现出间接带隙的特征,而之字形结构的原子链却表现出了类似金属的能带特征. 关键词： 原子链 结构稳定性 电子结构 第一性原理计算     

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.     

Si基光发射材料的探索

由于Si基光发射材料具有与先进的Si微电子技术兼容和成本低廉的优势，一直是光电子集成（OEIC）工程应用的首选材料。但由于体材料Si是一种间接带隙半导体，不可能成为有效的光发射体。如何通过已有的物理学原理和可行的微加工技术把它改造成为有效的发光材料，甚至成为严格意义上的直接带隙材料，给实验研究工作者和材料设计理论工作者提出了挑战。除多孔Si之外，最近已有若干令人鼓舞的方案，包括Si纳米晶、Si/O超晶格和注硼位错工程等方法，实现了Si基材料的有效发光试验。本文在分析其中最令人关注的进展的基础上，认为要实现高效率、高响应速率的Si基发光材料，以适应超高速、大容量信息处理和传输的要求，较好的途径是直接设计出具有直接带隙的Si基材料。因为避免界面态参与发光过程，对于提高响应速度至关重要。但是如何设计直接带隙的半导体材料并没有现成的规则可依循。我们建议一个经验的对称性法则，并设计出一种新的硅晶超晶格。通过计算机模拟计算表明，其中Se/Si10/Se/Si10/Se超晶格具有相当理想的直接带隙特征，其带隙处于红外波段。预期这类新材料及有关器件会有优越的光发射和各种光学性能，其制作也可方便地与硅微电子工艺兼容。因此，它在信息光电子领域有强大的应用潜力。     

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．