不同湿度条件下N、Si共掺杂DLC膜的摩擦学性能研究

采用射频化学气相法沉积了氮、硅共掺杂类金刚石碳膜(N-Si-DLC).用X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、表面形貌仪及扫描电子显微镜等对薄膜结构进行了表征,用球-盘往复摩擦试验机考察了不同湿度(RH为15%,45%和75%)空气中薄膜与316L不锈钢球配副的摩擦学性能.结果表明:与Si-DLC相比,N-Si-DLC膜内sp~2C成分含量较高,N主要以C=N、C≡N、Si-N键形式存在于膜内;膜的内应力低,硬度和杨氏模量较低;含N量少的N-Si-DLC膜显示出更低的摩擦与磨损,其摩擦学性能对湿度的变化表现出较低的敏感性.     

第一性原理研究硅酸钇晶体的电子结构和物理性质

基于第一性原理利用CASTEP软件系统地模拟计算了理想的单斜硅酸钇晶体的电子结构、光学、力学和热力学等物理性质.光学性质的计算结果表现出了与硅酸钇结构一致的各向异性,比较得到的力学性质与实验结果基本吻合,表明硅酸钇是一种良好的韧性与耐磨性材料.运用线性响应的方法确定了声子态密度,得出其热力学性质,如等容比热、熵和德拜温度,得到的热容值与实验值符合较好.     

BaMgF4晶体电子结构及光学性质的第一性原理研究

运用CASTEP软件计算了完整的BaMgF4晶体的电子结构、介电函数和吸收光谱.采用剪刀算子进行修正,根据实验结果和计算结果比对,确定剪刀算子值为4.77 eV.计算结果显示完整的BaMgF4晶体在14.203～14.475 eV和21.480～21.767 eV两个区间有很明显的吸收峰,吸收边为10.337 eV,对应BaMgF4晶体的本征吸收边125 nm,计算结果与实验结果基本一致.     

PbWO4晶体中铅氧空位对对晶体光学性质的影响

本文利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,按照能量最低原理采用共轭梯度方法,对含铅氧空位对的PbWO4晶体进行结构优化处理.在此基础上,计算了含铅氧空位对的PbWO4晶体的电子结构、复数折射率、介电函数及吸收光谱,并与完整的PbWO4晶体进行了比较.结果表明:PWO晶体中铅氧空位对的存在对PbWO4晶体的光学性质没有显著的影响.     

第一性原理和热力学计算预测a-Al_2O_3中缺陷的稳定性

基于第一性原理中的密度泛函理论(DFT)和热力学计算方法,利用VASP软件包和GULP程序,计算了a-Al_2O_3晶体的能带结构,并考虑振动熵对晶体中本征点缺陷的形成能的贡献,预测了不同温度和氧分压条件下a-Al_2O_3晶体中点缺陷的稳定性.缺陷热力学跃迁能级的计算表明,Al_i是浅施主能级,V_(Al)(除2-/3-之外)都是浅受主能级,这些浅热力学跃迁能级在价态的转换上比较容易.通过分析振动熵随温度变化情况,考虑振动熵对缺陷形成能的贡献是必要的,它使铝填隙和氧填隙的缺陷形成能增大,氧空位和铝空位的缺陷形成能减小(尤其在高温条件下).本文讨论了以费米(Fermi)能级、温度和氧分压为函数变化的最稳定点缺陷三维分布图,以便更清晰、直观地掌握晶体中稳定点缺陷随Fermi能级、温度和氧分压变化的分布关系.     

Electronic Structures of PbWO4 Crystals Containing F-Type Colour Centres

Electronic structures of PbWO4 crystals containing F-type colour centres with the lattice structure optimized are studied within the framework of the fully relativistic self-consistent Dirac-Slater theory, using a numerically discrete variational （DV-Xα） method. The calculated results show that F and F^＋ centres have donor energy levels in the forbidden bands. Their optical transition energies are 1.84 eV and 2.21 eV, respectively, which correspond to the 680nm and 550 nm absorption bands. It is predicted that the 680 nm and 550nm absorption banas originate from the F and F^＋ centres in PbWO4 crystals.     

含铅空位的PbWO4晶体光学性质及其偏振特性的研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,计算了含铅空位的PbWO4(PWO)晶体的电子结构,模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性.比较含铅空位的PWO晶体与完整的PWO晶体的吸收光谱及其偏振特性,得到与铅空位相关的吸收光谱及其偏振特性,计算结果与实验结果基本相符.计算得到的含铅空位的PWO晶体的光学偏振特性反映了PWO晶体的结构对称性.计算结果表明PWO晶体中350,420,550和680 nm的吸收带的出现与PWO晶体中铅空位的存在直接相关.     

结合第一性原理和热力学计算对HfO2晶体本征点缺陷的预测

基于第一性原理和热动力学方法模拟计算得到了不同温度和氧分压下HfO₂晶体本征点缺陷的形成能,并讨论了各种点缺陷的形成能随费米能级变化的规律. 结果表明: 当费米能级在价带顶附近时, 随着温度和氧分压的变化, 出现了不同的最稳定点缺陷(O_i⁰、V_O3²⁺和Hf_i⁴⁺). 当费米能级大于3.40 eV时, 主要点缺陷是带-4价的Hf 空位. 该晶体除Hf 空位在价带顶附近出现了奇数价态, 其它的点缺陷都只显现偶数价态, 这表明该晶体的点缺陷具有典型的negative-U特性. 本文还计算得到了该晶体可能存在的最稳定点缺陷在温度、氧分压和费米能级三维空间的分布, 这为分析该晶体在不同条件下可能出现的点缺陷类型提供清晰的图像, 为调控晶体点缺陷的形成提供参考.     

LaBr3晶体本征点缺陷研究

基于密度泛函理论平面波赝势法对LaBr3晶体本征点缺陷进行了系统研究.通过第一性原理和热动力学方法,计算得到了不同温度及溴分压下LaBr3晶体中本征点缺陷的缺陷形成能,并讨论了不同环境条件下本征点缺陷的形成能随费米能级的变化关系.计算结果表明,当费米能级位于导带底附近时,LaBr3晶体中的主要点缺陷为Lai…能级位于价带顶附近时,LaBr3晶体中主要的点缺陷为Vlao…VBr在高温/低溴分压相对稳定,Vla在低温/高溴分压更稳定.本文还做出了最稳定点缺陷随温度、溴分压及费米能级变化的三维空间分布图,清晰地呈现了不同条件下,该晶体最可能出现的点缺陷类型,从而为调控晶体的点缺陷改善晶体光学性能提供参考.     

无缺陷PbWO4晶体光学性质的模拟计算

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似研究PbWO4（PWO）晶体的光学性质.计算了完整的PWO晶体的电子结构、复数折射率、介电函数、光电导谱和吸收光谱.介电函数的虚部、吸收光谱、折射率等的峰值位置存在一一对应关系,这与电子从价带到导带的跃迁吸收有关.完整的PWO晶体在可见光范围内没有吸收,所以完整的PWO晶体是无色透明的晶体.