铝阳极氧化过程中氢对氧迁移影响的理论研究

为了研究铝阳极氧化过程中离子在阳极反应中的行为,利用第一性原理研究了氢原子对氧原子在铝(111)表面的吸附迁移行为的影响及氧原子向铝晶体内部的渗透行为的影响.结果表明,由于“抽象”(abstract)效应,氢原子的存在大大降低了氧进入铝晶体的能垒.氢原子的引入也影响了氧原子在铝晶体中的扩散,这可以显著降低氧原子在四面体间隙位置之间迁移的活化能(从1.23eV到0.35eV).这些结论助于我们了解阳极氧化过程和离子迁移过程.     

安培环路定理在一段有限长载流导线磁场中的应用

安培环路定理是电磁场需要遵循的基本定理.以一段有限长电流为例,仅从物理实际和概念出发,避免假设和复杂的数学推导,解释了常常有学生认为安培环路定理在某些磁场中不成立的错误认识,指出在考虑了包含位移电流在内的全电流时,安培环路定理总是成立的,并推导出了一段电流磁场的位移电流.     

Li吸附对石墨烯、BC7、C7N电学性质影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Li在本征石墨烯、BC7和C7N表面最稳定位置的吸附进行了结构优化,计算了本征石墨烯、BC7和C7N吸附Li前后的能带结构,态密度,电荷转移,差分电荷密度和结合能。结果表明,B掺杂浓度为12.5%(原子分数)时可显著提高石墨烯的Li吸附能,N掺杂浓度为12.5%(原子分数)时减弱了石墨烯的Li吸附能。吸附Li后的graphene-Li、BC7-Li和C7N-Li体系均显示出金属性,且Li与石墨烯、BC7和C7N体系间存在离子键和共价键的混合。     

基于第一原理计算拟合Ti,Si,N原子间作用势

为了实现时Ti-Si-N纳米薄膜的原子尺度仿真,本文根据第一原理计算结果,采用Morse势对Ti,Si,N之间作用势进行拟合,并利用TiN二维拉伸模型进行验证.拟合结果表明,采用简单作用势拟合第一原理结果,此方法简单有效,为将来对Ti-Si-N纳米复合材料的仿真奠定了基础.     

单粒子在金刚石(001)表面吸附与迁移的第一性原理计算

为了探究纳米金刚石复合薄膜中界面相粒子的微观行为,采用第一性原理方法计算了碳、硅单粒子在清洁金刚石(001)表面的吸附作用与迁移行为.包括C、Si粒子在金刚石(001)面四个高对称位置的构型总能和吸附能以及其在金刚石(001)表面的迁移激活能.结果表明:最稳定的构型是沿(001)生长方向沉积粒子与表面层两粒子相接,且C、Si粒子迁移激活能分别为2.824 eV、0.475 eV.两激活能的差异表明:添加Si能显著促进碳粒子的扩散并形成更加致密的纳米金刚石复合薄膜.     

Er掺杂金刚石缺陷的第一性原理研究

本文以第一性原理计算为基础,研究了Er掺杂后金刚石的电子结构、能级跃迁及N、B原子共掺杂对金刚石Er相关缺陷的影响。首先对Er掺杂后金刚石的形成能与结合能进行计算,结果表明掺杂后的稳定结构为Er原子周围存在1个空位的结构,稳定价态为+3价。然后预测零点跃迁能(ZPL)是0.807 eV,对应激发的光子波长为1 536.289 nm。最后对N、B原子共掺杂计算,结果表明N、B原子的掺入可以使形成能降低,增加结构稳定性。Er掺杂金刚石使其在近红外光谱发光,为Er金刚石色心的应用提供了理论依据。     

多径向节次拉盖尔—高斯光束旋转多普勒效应分析

针对不同径向节次拉盖尔-高斯（LG）光束，首先阐述了其物理意义及强度分布规律，分析了高径向节次LG光束在横向偏移入射条件下的旋转多普勒效应（RDE）。其次，根据散射体模型，设计变量控制实验探究了不同径向节次LG光束对横移条件下RDE的影响，实验结果表明：不同径向节次LG光束虽然能够增强横向位移条件下旋转多普勒信号的光强及幅值，有助于转速信息提取，但二者并非线性关系；随着径向节次的增大，频域信号幅值呈现先增大后减小的规律，存在最佳径向节次值，使得信号幅值最大；LG光束的径向节次并不影响转速测量精度。最后，从理论上分析了LG光束的径向节次影响旋转多普勒信号强度的原因。本研究在拓展涡旋光测速应用范围，增加目标转速探测距离及提高准确度方面具有较大的应用潜力。     

氟、硅掺杂对CeO2(001)表面结构及还原性能影响的第一性原理研究

使用DFT+U的方法研究了F,Si掺杂CeO₂(001)表面的结构和电子结构，分析了F,Si掺杂对CeO₂(001)表面还原性能的影响。结果表明：F,Si掺杂的CeO_1.963(001)体系中表层氧空位形成能均小于次表层氧空位形成能。CeO_1.963F_0.037(001)面的氧空位形成能比CeO_1.963(001)面的要大，而Ce_0.926Si_0.074O_1.963(001)面的氧空位形成能比CeO_1.963(001)面的要小。Si掺杂的CeO₂(001)面局部晶格发生畸变，结构变得不稳定。CeO₂(001)面的Ce 4f电子态部分占据费米能级，禁带宽度变为零，并且上下自旋电子态不对称；CeO_1.926F_0.037-sur面的Ce 4f电子态和O 2p电子态分布变得局域，费米能级处产...