Heusler合金Co2CrGa(1 0 0)的表面结构、磁性和自旋极化

基于第一性原理计算,我们系统地呈现了三元合金Co2CrGa (100)表面的原子弛豫、磁性、电子结构以及表面原子极化行为。结果显示,由于Co-Ga和Co-Cr成键的差异,表面的Co和Cr原子分别向内层收缩和向外部真空层伸展。与块体相比较,表面Co和Cr原子的自旋磁矩由于局域性的提升而明显增大。在研究的Co2CrGa(100)不同原子端面中,可以观察到块体中的半金属带隙在CoCo和GaGa原子端面被大量的表面态所破坏,仅仅在CrGa和CrCr原子覆盖的端面,检测到100%的理想极化,预测其在隧道结中可能具有较佳的应用潜力。     

(PbSn)n(n=1～10)合金团簇稳定性及金属性的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究了合金团簇(PbSn)n(n=1～10)的稳定性及金属性.结果显示:同比例铅锡合金团簇具有与单质铅、锡团簇相同的幻数尺寸,但结构特点却与单质团簇不同,铅、锡原子间首先各自形成单质团簇,然后再结合成合金团簇,且表现出松散型与密堆积型的有机结合.另外,(PbSn)n(n=1～10)团簇构型在N=14处发生突变:类似于密堆积构型向层状转变,同时HOMO-LUMO能隙具有先增大后减小的趋势,并出现微弱的半导体向金属转变的行为,而且团簇原子总数为20的HOMO-LUMO能隙较相同尺寸单质团簇的还低,说明合金团簇具有比单质团簇更好的导电性.     

N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2(101)面协同作用的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论研究了N/Fe共掺杂对锐钛矿TiO₂(101)面的修饰作用. 计算了铁替位单掺杂TiO₂(101)面及晶体内部后, 晶体结构变化及形成能. 通过形成能的比较发现, Fe从晶体表面向体内迁移时受到势垒阻碍作用. 同时, 对不同位置表面N/Fe近邻共掺杂晶体形成能的比较, 得出了表面共掺杂的最稳定结构. 通过对电子结构及态密度的分析发现: 表面共掺杂态中, N/Fe共掺杂可改变TiO₂(101)面的电子结构, 并使TiO₂由半导体性向半金属性转变. 关键词： 2(101)面')" href="#">锐钛矿TiO₂(101)面 N/Fe共掺杂 第一性原理 半金属性     

Neutron-Capture Elements in the Double-Enhanced Star HE 1305-0007： a New s- and r-Process Paradigm

The star HE 1305-0007 is a metal-poor double-enhanced star with metallicity [Fe/H] = -2.0, which is just at the upper limit of the metallicity for the observed double-enhanced stars. Using a parametric model, we find that almost all s-elements were made in a single neutron exposure. This star should be a member of a post-commonenvelope binary. After the s-process material has experienced only one neutron exposure in the nucleosynthesis region and is dredged-up to its envelope, the AGB evolution is terminated by the onset of common-envelope evolution. Based on the high radial-velocity of HE 1305-0007, we speculate that the star could be a runaway star from a binary system, in which the AIC event has occurred and produced the r-process elements.     

单层GaSe表面Fe原子吸附体系电子自旋性质调控

Ⅲ族金属单硫化物因其优越的光电和自旋电子特性而备受关注,实现对其自旋性质的有效调控是发展器件应用的关键.本文采用密度泛函理论系统地研究了GaSe表面Fe原子吸附体系的几何构型及自旋电子特性.Fe/GaSe体系中Fe吸附原子与最近邻Ga,Se原子存在较强的轨道耦合效应,使体系呈现100%自旋极化的半金属性.其自旋极化贡献主要来源于Fe-3d电子的转移及Fe-3d,Se-4p和Ga-4p轨道杂化效应.对于Fe双原子吸附体系,两Fe原子之间的自旋局域导致原本从Fe转移至GaSe的自旋极化电荷量减少,从而费米能级附近的单自旋通道转变为双自旋通道,费米能级处的自旋极化率转变为0.研究结果揭示了Fe_n/GaSe吸附体系自旋极化特性的形成和转变机制,可为未来二维自旋纳米器件的设计与构建提供参考.     

Near-field imaging of a square-lattice metallic photonic-crystal slab at the second band

Imaging properties of a two-dimensional photonic crystal slab lens are investigated through the finite-difference time-domain method. In this paper, we consider the photonic crystal slab consisting of a square lattice of square metallic rods immersed in a dielectric background. Through the analysis of the equifrequency-surface contours and the field patterns of a point source placed in the vicinity of the photonic crystal slab, we find that a good-quality image can form at the frequencies in the second TM-polarized photonic band. Comparing the images formed at different frequencies, we can clearly see that an excellent-quality image is formed by the mechanisms of simultaneous action of the self-collimation effect and the negative-refraction effect.     

Inverse-Heusler合金Ti_2NiAl/GaAs隧道异质结的自旋极化和电磁特性

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Hg_2CoTi型Inverse-Heusler合金Ti_2NiAl和GaAs异质界面上的原子相互作用、磁性、态密度和自旋极化.结果表明,在所研究的12种异质结构(包括顶位和桥位连接)中,界面态的存在不同程度地破坏了合金的半金属性,导致不超过75%的自旋极化率发生;仅当Heusler合金TiAl端面的Al原子或者TiNi端面的Ti原子位于As原子的顶位时,合金异质结可以保留着约72%的自旋极化率,根据Julliere模型,能最大实现68.9%的自旋电子迁移率,有望在隧穿磁阻中实际应用.     

双钙钛矿Sr2-xLaxCrReO6的电子结构和磁性

采用密度泛函理论(DFT)在广义梯度近似(GGA)下的平面波超软赝势法, 研究了Sr2-xLaxCrReO6(x=0, 0.25, 0.5, 1)的晶体结构、电子结构和磁性. 通过几何结构优化, 得到了材料的晶格常数、电子和自旋分布以及磁矩的大小. 分析了La电子掺杂对Sr2CrReO6材料结构的影响, 发现当La掺杂浓度较小(x<1)时, Sr2-xLaxCrReO6仍保持半金属特性, 但刚好在费米面以下自旋向上的电子密度逐渐增大, 自旋向下能带的带隙增加, 总磁矩减小; 当掺杂浓度较大(x=1)时, Sr2-xLaxCrReO6从具有亚铁磁半金属性转化为铁磁金属性.     

第一性原理研究反Heusler合金Ti2RuSn的Y位Rh掺杂效应

本文基于第一性原理计算方法,通过对具有半金属性的反Heusler合金Ti2RuSn的Y位进行多d电子掺杂,来探究其掺杂前后的相关特性及掺杂机理,以便寻求半金属性更稳定的Heusler合金材料,为后续相关理论研究及实验提供一定参考。在掺杂过程中随着Rh元素掺杂浓度的增加,反Heusler合金Ti2RuSn的磁性呈线性增加,由未掺前的2μB增加到全掺时的3μB,同时其半金属性并未受到破坏且其带隙在逐渐变宽。在掺杂浓度为75%时,掺杂体的带隙宽度由未掺前的0.45 eV展宽到0.54 eV,同时费米面被调节到带隙中部靠上位置,这说明化合物Ti2Ru0.75Rh0.75Sn较未掺杂前具有相对稳定的半金属性。为分析掺杂体系的稳定性,我们计算了它们的相对形成能,结果表明,在掺杂浓度范围内,体系的形成能都为负值,并且掺杂浓度越高,其值越低。这说明反Heusler合金Ti2RuSn容易受到掺杂元素Rh的影响,并且大浓度的Rh掺杂可以有效地调节反Heusler合金Ti2RuSn的电子结构及能带结构,得到稳定性更好,使用性能及实用性更高的Heusler合金化合物。     

层状结构氧化物太阳能电池

<正>奥地利、美国和德国的物理学家提出一种新的太阳能电池。这种太阳能电池的设计利用了十年前的一项发现:两个绝缘的氧化物的界面能够变成金属性的,这样在太阳能电池中就不再需要金属丝。如果能够降低生产层状结构氧化物的费用,这项研究就可导致一种新的高效光电池。在2004年,Harold Hwang和Akira Ohtomo发现,在绝缘体钛酸锶上面生长一层绝缘体钛酸镧时,在两者的界面上形成一层二维的电子气,使界面变成金属