硫钒铜矿化合物电子结构和电致变色特性的第一原理研究

基于密度泛函的第一原理赝势平面波方法,计算晶体结构、电子结构和光学性质,研究硫钒铜矿化合物Cu₃VS₄、Cu₃NbS₄和Cu₃TaS₄的电子输运及电致变色特性,探讨作为透明半导体材料应用于太阳能电池和电致变色器件的可能性.电子结构的计算表明这类化合物是间接带隙半导体,其电子能带的导带底和价带顶分别位于布里渊区的X点和R点.价带顶的电子本征态主要来自于Cu原子的d电子轨道,而导带底电子态主要来源于VB族元素原子的d电子轨道.能带结构、电荷布居分析、电子局域化函数和光吸收及反射谱的计算表明这些硫钒铜矿化合物属于极性共价半导体,具有较高的电荷迁移率和优良的电致变色特性,可应用于高效电致变色器件.     

石墨烯纳米网电导特性的能带机理：第一原理计算

通过第一原理电子结构计算来研究有序多孔纳米网的电导特性变化的能带机理.能带结构分析结果表明:石墨烯纳米网超晶格(3m,3n)(m和n为整数)的电子本征态在布里渊区中心点发生四重简并;碳空位孔洞规则排列形成的石墨烯纳米网具有由简并态分裂形成的宽度可调带隙,无论石墨烯的两个子晶格是否对等.在具有磁性网孔阵列的石墨烯纳米网中,反铁磁耦合使对称子晶格的反演对称性增加了一项量子限制条件,导致能带结构在K点的二重简并态分裂成带隙.通过控制网孔密度能够有效调节石墨烯纳米网的带隙宽度,为实现新一代石墨烯纳米电子器件提供了理论依据.     

人力资本与教育的随机扰动模型

在一个带有生产扰动和公共支出扰动的随机模型中,把教育的产出--人力资本引入效用函数和生产函数,利用随机最优化方法,确定了最优经济增长率和最优个体教育投资率.通过分析参数,得出了最优税率.     

低维半导体异质结中的量子相干红外发射机理理论研究

给出了一种在非粒子反转条件下量子阱和量子点激光器的红外发射机理.此种红外发射是基于在同一作用区产生并作为红外场相干源的两种带间跃迁激光场的共振非线性混合.这种频率下转换机理并不依赖于在半导体激活媒质中的长时相干假定条件,在室温和泵注入电流条件下仍然有效.频率下转换的固有效率可以达到相当于每个可见光子产生一个红外光子的量子极限值.根据红外发射的可参变特性,这种非粒子反转的方法尤其适用于长波红外工作范围.     

1,2-二(苯并咪唑-2-基)乙醇的合成及其对Q235钢的缓蚀性能研究

通过DL－苹果酸与邻苯二胺以盐酸盐形式在乙二醇中发生缩合反应,合成了一种双苯并咪唑化合物二(2-苯并咪唑)乙醇(HbbImet),采用静态失重法、极化曲线法和电化学阻抗谱研究了HbbImet在0.5mol/L的盐酸溶液中对Q235钢的缓蚀性能,并探讨了缓蚀机理。结果表明,同一温度条件下HbbImet的缓蚀效率随其浓度的增加而增大,同一浓度条件下HbbImet的缓蚀效率温度的升高而减小。25℃下当HbbImet浓度为120mg/L时,其缓蚀效率可达92.23%,具有良好的缓蚀性能。HbbImet的添加显著增大了腐蚀反应的表观活化能,有效抑制了腐蚀反应的进行,是一种以控制阴极析氢过程为主的混合型缓蚀剂。     

第一原理研究界面弛豫对InAs/GaSb超晶格界面结构、能带结构和光学性质的影响

通过广义梯度近似的第一原理全电子相对论计算, 研究了不同界面类型InAs/GaSb超晶格的界面结构、电子和光吸收特性. 由于四原子界面的复杂性和低对称性, 通过对InAs/GaSb超晶格进行电子总能量和应力最小化来确定弛豫界面的结构参数. 计算了InSb, GaAs型界面和非特殊界面(二者交替)超晶格的能带结构和光吸收谱, 考察了超晶格界面层原子发生弛豫的影响.为了证实能带结构的计算结果, 用局域密度近似和Hartree-Fock泛函的平面波方法进行了计算. 对不同界面类型InAs/GaSb超晶格的能带结构计算结果进行了比较, 发现界面Sb原子的化学键和离子性对InAs/GaSb超晶格的界面结构、 能带结构和光学特性起着至关重要的作用.     

(InAs)1/(GaSb)1超晶格纳米线第一原理研究

半导体纳米线作为纳米器件的作用区和连接部分具有理想的形状, 把电子运动和原子周期性限制在一维结构当中.通过体材料的已知特性, 有效地选择材料组分使纳米线的低维结构优点更加突出.此外, 还可以通过其他方式来调整纳米线特性, 如控制纳米线直径、晶体学生长方向、结构相、表面晶体学晶面和饱和 度等内部或固有的特性;施加电场、磁场、热场和力场等外部影响. 体材料InAs和GaSb的晶格常数非常相近, 因此InAs/GaSb异质结构晶格失配很小, 可生长成为优良的红外光电子材料.另外, 体材料InAs在二元III---V化合物半导体中具有最低的有效质量, 这使得电子限制在InAs层的InAs/GaSb超晶格具有良好的输运特性. 本文通过第一原理计算研究轴线沿[001]和[111]闪锌矿晶体学方向的 (InAs)₁/(GaSb)₁超晶格纳米线(下标表示分子或双原子单层的数量) 的结构、电子和力学特性, 以及它们随纳米线直径(线径约为0.5---2.0 nm)的变化规律.另外, 分析了外部施加的应力对电子特性的影响, 考察了不同线径(InAs)₁/(GaSb)₁超晶格纳米线的电子带边能级随轴向应变的变化, 从而确定超晶格电子能带的带边变形势.     

Analyses of Optimal Embedding Dimension and Delay for Local Linear Prediction Model

In the reconstructed phase space, a novel local linear prediction model is proposed to predict chaotic time series. The parameters of the proposed model take the values that are different from those of the phase space reconstruction. We propose a criterion based on prediction error to determine the optimal parameters of the proposed model. The simulation results show that the proposed model can effectively make one-step and multistep prediction for chaotic time series, and the one-step and multi-step prediction accuracy of the proposed model is superior to that of the traditional local linear prediction.     

促进学生化学学科能力发展的有机化合物主题大单元整体教学研究——揭秘阿司匹林

基于有机化合物主题学科核心素养和关键能力的系统构成模型,提出促进学生化学学科能力发展的有机化合物主题大单元整体教学设计框架,以“揭秘阿司匹林”复习教学为例,从大单元教学目标确定、教学内容确定、情境素材选择、学科能力活动设计等阐述了大单元整体教学设计过程。通过案例设计和教学实践,对比分析教学效果,进而探讨促进学生有机化合物主题化学学科能力发展的大单元整体教学策略。     

聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的分子动力学模拟研究

通过分子动力学模拟对聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的形态结构、 热力学性质、力学特性进行计算, 分析其随模拟温度和纳米颗粒尺寸的变化规律. 模拟结果表明, 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物为各向同性的无定形态结构, 铜纳米颗粒与聚酰亚胺基体之间通过较强的范德华作用结合在一起使结构更加稳定, 铜纳米颗粒表面多个原子层呈现无定形状态, 在铜颗粒和聚酰亚胺基体之间形成界面层, 界面区域随颗粒尺寸和温度的增加分别减小和增加. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的等容热容随着颗粒尺寸增大而明显增高, 随温度变化比聚酰亚胺体系更为缓慢, 在较低温度下较小颗粒尺寸复合物的热容比聚酰亚胺体系更低. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的热压力系数随颗粒尺寸增加而显著增大, 比聚酰亚胺体系的热压力系数更小, 且随温度升高而减小的程度要小得多. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的热力学性质表现出明显的尺度效应, 温度稳定性明显高于聚酰亚胺体系. 聚酰亚胺/铜纳米颗粒复合物的力学特性表现出各向同性材料的弹性常数张量, 具有比聚酰亚胺体系更低的杨氏模量和泊松比, 随温度升高分别减小和增大, 与聚酰亚胺体系随温度的变化趋势相反, 且杨氏模量的温度稳定性显著提高, 同时泊松比随纳米颗粒尺寸增大而减小, 具有明显的尺度效应. 加入铜纳米颗粒形成复合物可获得与聚酰亚胺体系显著不同的力学新特性. 关键词： 分子动力学模拟 聚合物纳米复合物 聚酰亚胺 纳米颗粒