钼酸钙晶体中本征点缺陷的研究

利用GULP软件计算了钼酸钙晶体中本征点缺陷的生成能和氧空位的迁移能,结果表明,钼酸钙晶体中主要存在的缺陷是氧空位和氧的夫伦克尔缺陷,氧空位的迁移能为0.4 eV,计算结果与实验结果相吻合.     

基于第一性原理研究三氧化二钇本征点缺陷的热动力学性质

通过第一性原理计算软件VASP和晶格动力学软件GULP对氧化钇晶体中的晶格常数、振动熵、热力学跃迁能级和本征点缺陷形成能进行模拟计算,在考虑晶格振动熵贡献的情况下,得到空位、填隙以及反位的缺陷形成能与温度和氧偏压之间的变化关系。计算结果表明,当压强一定时,随着温度的不断升高,价带顶附近最稳定的缺陷为Yi···,导带底附近最稳定的缺陷由V′Y′′过渡到O i′′。计算结果还表明,可利用改变温度和控制氧偏压来调节氧空位的类型和浓度。给出了点缺陷随环境条件变化的二维、三维分布图,可为晶体生长和退火环境的选取提供理论依据。     

镁铝尖晶石本征色心的计算机模拟

利用计算机模拟技术和经验参数化方法,通过对镁铝尖晶石(MgAl2O4)晶体结构、晶格形成能及本征缺陷形成能的计算,论证了镁空位VMg^2-、氧空位Vo^2 和少量的AlMg^ 是MgAl2O4中的本征点缺陷．并指出其会以[VMg^2--Vo^2 ]空位对和[VMg^2--2lMg^ ]的形式实现电荷补偿．     

二维函数光子晶体的点缺陷及本征场分布

用COMSOL Multiphysics仿真软件研究含点缺陷二维函数光子晶体的带隙结构、 缺陷模式及缺陷模式的本征场分布. 介质柱介电常数的线性函数形式： ε(r)=k·r+b, 由电光效应和Kerr效应, 通过对介质柱施加外电场和光场改变其折射率.  计算结果表明, 改变点缺陷介质柱介电常数的参数和点缺陷个数, 均可调节二维函数光子晶体的带隙结构和位置, 以及缺陷模式及缺陷模式的本征场分布.     

钼酸铅晶体势参数的拟合及本征缺陷的模拟计算

在已有PbWO4晶体势参数的基础上,根据势参数的可转移性,用GULP软件拟合出Pb-MoO4(PMO)晶体的势参数.利用这些参数计算了PMO的晶格生成能、本征缺陷生成能和缺陷簇的结合能.计算结果表明,V2O -VP2b-空位对和F心是PMO晶体中的本征缺陷,并以[V2O -VP2b-]空位对和[V2O 2e]的形式实现电荷补偿.     

点缺陷对B2-NiAl力学与热学性能影响的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,计算了反位缺陷与空位对B2-NiAl力学与热学性能的影响.采用杨氏模量、剪切模量、弹性常数、Cahchy压力、泊松比、Debye温度、比热、热膨胀系数等参数评判反位缺陷与空位对B2-NiAl合金的延性、硬度及热学性能的影响.结果表明:NiAl,VNi均能提高B2-NiAl晶体的硬度而降低其本征延性,AlNi与VAl对晶体力学性能的影响可以忽略不计.点缺陷对晶体比热的影响均集中在Debye温度以下,在此温度范围内,4种点缺陷均能降低晶体的比热,降幅从高到低依次为VNi>NiAl>AlNi>VAl.而当温度高于1000K时,4种点缺陷对晶体比热的影响基本消失而使比热趋于同一数值25J/mol·K.当温度高于600K时,对晶体相对热膨胀系数影响较明显的点缺陷是VAl与NiAl,前者使晶体的相对热膨胀系数提高,而后者使晶体的相对热膨胀系数降低.     

点缺陷对B2-NiAl力学与热学性能影响的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,计算了反位缺陷与空位对B2-NiAl力学与热学性能的影响．采用杨氏模量、剪切模量、弹性常数、Cahchy压力、泊松比、Debye温度、比热、热膨胀系数等参数评判反位缺陷与空位对B2-NiAl合金的延性、硬度及热学性能的影响．结果表明：NiAl,VNi均能提高B2-NiAl晶体的硬度而降低其本征延性,AlNi与vAl对晶体力学性能的影响可以忽略不计．点缺陷对晶体比热的影响均集中在Debye温度以下,在此温度范围内,4种点缺陷均能降低晶体的比热,降幅从高到低依次为VNi〉NiAl〉A1Ni〉VAl．而当温度高于1000K时,4种点缺陷对晶体比热的影响基本消失而使比热趋于同一数值25J／mol·K．当温度高于600K时,对晶体相对热膨胀系数影响较明显的点缺陷是vAl,与NiM前者使晶体的相对热膨胀系数提高,而后者使晶体的相对热膨胀系数降低．     

B32-LiAl点缺陷结构的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算B32-LiAl金属间化合物的基本物性及其点缺陷结构的几何、能态与电子结构.通过对不同点缺陷结构形成热与形成能的计算与比较,分析和预测了B32-LiAl金属间化合物中点缺陷结构的种类与存在形式.结果表明:B32-LiAl金属间化合物的点缺陷主要是在Li子晶格上出现空位缺陷与在Al子晶格上出现反位缺陷.基于晶体总电子态密度与电荷密度分布等电子结构信息,对上述计算结果进行了初步分析.     

基于DFT+U的方法:二氧化铀中点缺陷稳定性研究

由于二氧化铀中铀原子5f电子的强关联效应,传统的第一性原理密度泛函的方法无法正确的预测出二氧化铀的性质.因此我们采用基于密度泛函理论加Hubbard U项的方法对二氧化铀中的点缺陷进行了计算.在非化学计量比的二氧化铀UO2±x结构中,对不同超原胞的氧间隙原子、氧空位以及铀空位的形成能进行了详细的数值计算,进而研究了缺陷结构的体积和总能的变化规律.在氧缺陷的计算中,发现除氧二聚体的情况除外,随着非化学计量参数x的增加,整个系统的体积呈线性减少的变化;而对于铀空位的计算中,缺陷结构的体积呈现单调非线性的缩小变化.     

铕掺杂氧化钇的密度泛函第一性原理研究

基于第一性原理密度泛函,开展了氧化钇(Y_2O_3)的晶体结构和电子性质的计算研究,对比实验结果验证了计算方法的可行性.通过超元胞模型的密度泛函计算,探究了氧化钇主要本征点缺陷和不同格点阳离子铕(Eu)取代掺杂的形成能.结果表明,富氧条件有利于Eu杂质原子掺入氧化钇晶格,低费米能条件下,Eu原子易于取代周围6个O原子具有中心反演对称性的钇原子;在高费米能条件下,杂质原子对两种格点钇原子取代几率相等.本研究对于提升Eu掺杂氧化钇的发光效率具有一定的指导意义.     

FERE法研究M_xO_y(M=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)形成能

采用密度泛函理论(DFT)中的广义梯度近似法(GGA+U)对氧化物M_xO_y(M=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni)进行几何结构优化,然后计算其总能,根据形成能与总能的关系求出它们的形成能,再用FERE(Fitted Elemental-phase Reference Energies)方法对形成能进行修正。结果表明:修正后,每个单胞形成能相对实验值的平均绝对偏差由0.59 eV降低到0.46 eV,其中Ti-O、V-O、Co-O和Ni-O化合物的形成能修正值更接近实验值;而其他元素氧化物的形成能修正值相对于实验值的平均绝对偏差略有增大。     

Effect of crystal field on the formation and diffusion of oxygen vacancy at anatase (101) surface and sub-surface

The intrinsic oxygen vacancy (O_v) in TiO₂ is a vital topic of semiconductor materials. Here, we use the first-principles calculations to explore the formation and diffusion properties of O_v at anatase (101) slab, combined with the crystal filed theory. The calculated result shows that O_v at subsurface is not only more stable than that at surface, but also prefers to cluster together at subsurface. The stability of O_v at subsurface is mainly attributed to the Ti3d orbitals in different crystal fields occupied by the excess electrons. Further calculation reveals that the O_v diffusion is greatly affected by the excess electrons. These results presented here show the importance of 3d orbitals in different crystal field, which should be helpful to understand the behavior of O_v at other transition metal oxide.     

Ca_9Fe(PO_4)_6(OH)_2的电子结构与形成能的第一性原理计算

基于第一性原理和热力学统计原理计算了单个Fe~(2+)替代羟基磷灰石晶胞中Ca~(2+)后晶体(Ca_9Fe(PO_4)_6(OH)_2)的电子结构和能够说明替代后结构稳定性的替位缺陷形成能.电子结构计算得出(Ca_9Fe(PO4)_6(OH)_2)的带隙值是1.85eV,而没有掺杂的是4.93e V,两者态密度特征相似,只是前者峰值变小了.理论形成能和溶液环境中的形成能的计算结果都表明Ca(B)更易被取代,但是两种形成能的值都大于0eV,具体是理论缺陷形成能的值都在7e V到8e V之间,溶液环境中的缺陷形成能主要和替代的位置、溶液的pH值以及Fe~(2+)在溶液中的浓度有关,且其值大于0eV,说明它们需要吸热才能发生替代,所以在羟基磷灰石中Fe~(2+)替代Ca~(2+)不容易发生.     

Structure properties for the superconductor MgCNi<Subscript>3</Subscript> under high pressure with synchrotron radiation

In situ high pressure energy dispersive X-ray diffraction measurements on cubic-perovskite superconductor MgCNi₃ under pressure up to 22 GPa have been performed by using diamond anvil cell with synchrotron radiation. We have investigated its crystal structure and compressibility. The results show that the structure of MgCNi₃ is stable under pressure up to 22 GPa. According to Birch-Murnaghan state equation, when we assume B ₀′ = 4, we get B₀ = 267.8 ± 7.2 GPa.     

Thermodynamic study on elimination of platinum inclusions in phosphate laser glasses for inertial confinement fusion applications

A new method to calculate the formation enthalpies and free energies of compounds based on standard electromotive force of cation, φ0, and free energies of formation, ΔG2980, or formation enthalpies, ΔH2980, of chloride was proposed. A linear relationship between φ0 and ΔG2980, φ0 and ΔH2980, and ΔG2980 and ΔH2980 was found respectively. The parameters used for thermodynamic calculation were calculated. The calculated values of the formation enthalpies and the free energies of formation of platinum compounds, such as Pt3(PO4)2 and Pt(PO3)2, were given for the first time. The mechanism of eliminating platinum inclusions in phosphate laser glass by POCI3 gas bubbling was interpreted from thermodynamic aspect.     

La掺杂对SrTiO_3纳米颗粒光催化性能的影响

采用高温固相反应法,向SrTiO_3中掺杂不同含量La制备光催化剂,通过XRD、SEM、UV-Vis等手段对其结构和形貌进行表征,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究掺杂不同含量La所制催化剂对RhB的光催化降解能力的影响,从而评价所制催化剂的光催化性能。结果表明,随着掺La含量的增加,所制催化剂的晶体结构从SrTiO_3的立方晶系逐步向La_2Ti_2O_3的单斜晶系转变;La掺杂使得所制催化剂的禁带宽度减小、对紫外光的吸收阈值增大,使其光催化性能得到显著提升;掺La含量越高,所制催化剂的光催化性能越好。     

ZnGa2Se4:V3+ 光谱的理论研究

应用区分t₂和e轨道共价性的差异(包含静电部分和晶场部分)并考虑了低对称场的能量矩阵, 在考虑和忽略静电参量B₀₀的条件下, 分别研究了t₂和e轨道共价性的差异对三元半导体ZnGa₂Se₄:V ³⁺能级以及低对称分裂的影响; 计算了ZnGa₂Se₄:V ³⁺晶体的能级的低对称分裂, 并与实验值进行比较. 计算结果与实验值符合很好. 研究发现: 在对ZnGa₂Se₄:V ³⁺晶体的光学性质进行理论研究时, 在能量矩阵的静电和晶场部分同时考虑t₂和e轨道共价性的差异是非常有必要的; 晶场参量B₀₀对ZnGa₂Se₂4:V ³⁺的能级有重要影响, 因此不能忽略.     

The relationship between nacreous layer color and CaCO3 crystal orientation

The pearl or nacreous layer of mollusk shell is composed of CaCO₃ aragonite crystals. The factors affecting their color are very complex, such as metal elements, chromoprotein, and nucleation materials, we analyzed the crystal orientation of nacreous layers with different color prepared from fresh water clamsHyriopsis cumingii Lea by X-ray diffraction. The results show that the crystal CaCO₃ orientation on specific plane is responsible for the color of pearl and nacreous pearl color. Supported by National Natural Science Foundation of China and Morning Sunlight Program of Wuhan City Government. Jiang Xinnong: born in 1970, Lecturer