Cu掺杂TiO_2(101)和(001)面调制效应的第一性原理研究

文章采用周期性密度泛函理论,研究了Cu掺杂于锐钛矿TiO_2晶体、吸附和掺杂于TiO_2(001)和(101)表面及次表面后晶体结构的变化及形成能,并讨论了能带结构及态密度的变化.通过形成能的比较发现,Cu最佳掺杂位为TiO_2(001)表面空穴位,且掺杂后TiO_2禁带宽度明显减小并出现半金属性.通过态密度分析可以看出最佳掺杂位Cu-O之间发生较强p-d杂化,证明CuO相的出现.上述结果与实验吻合较好,有效揭示Cu掺杂TiO_2的微观机理     

双层三角晶格反铁磁体c-轴电荷动力学研究

由t-J模型出发,在Feimion-spin理论框架下研究了有Cu-O链的双层三角晶格反铁磁体的c-轴电荷动力学.与面内电荷动力学不同的是,c-轴电荷输运与材料的种类有关,也就是说,它依赖于CuO2平面间的化学组成成分.材料中CuO2平面之间是否有Cu-O链,对于材料的物理性质有很大的影响.对于层间存在Cu-O链的材料,c-轴方向的电荷动力学主要是由CuO2平面内holon的散射决定的.双层三角晶格反铁磁体正常态电荷动力学与单层材料一样,也存在着很强的各向异性行为.由三角晶格得到的结果与四方晶格相类似,但是由于三角晶格自身存在的几何阻挫效应,使得二者的结果稍有差异.     

石墨烯基碱金属离子态密度变化规律研究

应用石墨烯态简化吸附模型,研究了吸附在石墨烯上的碱金属离子与石墨烯碳原子的相互作用能V、能带宽度D以及态密度随原子满壳层数的变化规律.结果表明:1吸附在石墨烯上的碱金属离子与石墨烯碳原子的相互作用能V随满壳层数的增多而减小,其大小在0.8~2.0eV之间;而电子能带宽度随满壳层数的变化无明显规律:各元素的能带宽度都较宽(4 000~7 500eV),远大于禁带宽度Δ=4.76eV,其中钾元素的D最大,铷元素的D最小.2石墨烯的态密度随电子能量的变化关于ε=0左右对称,石墨烯中的电子处于正负能量状态的概率相同;电子能量在-100~+100eV范围时态密度严重尖锐化,而其他能量区域态密度的值和变化都很小;电子态密度所处的能量范围随着离子满壳层数的增加而减小.3吸附在石墨烯上的碱金属离子,其态密度随电子能量的变化关于ε=0左右不对称,较多的电子处于正能量状态;碱金属离子中电子处于正、负能量的态密度的差异随着满壳层数的增加而减少.     

双层三角晶格反铁磁材料c-轴电阻性质的研究

由t-J模型出发,在feimion-spin理论框架下研究了空穴型掺杂双层三角晶格反铁磁材料c-轴的反常电阻行为.与面内电荷动力学不同的是,c-轴电荷输运与材料的种类有关.材料中CuO2平面之间是否有Cu-O链,对于材料的物理性质有很大的影响.对于层间存在Cu-O链的材料,c-轴方向的电荷动力学主要是由CuO2平面内holon的散射决定的,并且其c-轴电荷动力学与ab平面的电荷动力学在定性上是相似的;而对于层间不存在Cu-O链的材料,c-轴方向的电荷动力学是由CuO2平面内holon的散射和层间的无序效应共同决定的.此外,c-轴方向的电阻率比平面内的电阻率大3～4个数量级,这就意味着大部分的载流子被限制在了ab平面内.因此,双层三角晶格反铁磁材料正常态电荷动力学存在着很强的各向异性行为.由三角晶格反铁磁材料得到的结果与四方晶格相类似,但是由于三角晶格反铁磁材料自身存在的几何阻挫效应,使得二者的结果稍有差异.     

环状共聚物的电子特性研究

针对由小带隙的聚乙炔和大带隙的苯作为聚合物单体的聚合物的几种简单环状模型,采用紧束缚近似计算方法,研究了它们的电子能谱和态密度特征,并考虑到环状结构的特点,同时在计算过程中也考虑了聚乙炔链中的最近邻和次近邻跃迁.结果表明:由于考虑了次近邻跃迁,导带和价带的对称性被破坏了,有着明显的不对称特征,能隙稍变窄.随着环状聚乙炔链中的苯环数的增多,电子能谱和态密度均有显著的变化,能谱分布逐渐不均匀,呈现出较明显的4条能带,态密度分布也相应地出现4个峰.     

W原子链的结构稳定性和电子性质

使用基于密度泛函理论的第一原理平面波赝势法,研究了W原子链的结构稳定性和电子结构性质.计算表明:W原子可以形成线性链、平面之字型、二聚化以及梯子型等一系列的一维链式结构.之字型结构最稳定,其他结构为亚稳定.通过对计算所得的电子结构的讨论,发现这种现象与Peierls畸变有关,同时还讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子能带、态密度和电荷密度等.     

CrSi_2电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体,禁带宽度为0.353eV;其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定;同时也计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等.经比较,计算结果与已有的实验数据符合较好.     

Cr原子链的几何结构与电子性质研究

基于第一性原理方法研究Cr原子链可能形成的几何结构与电子性质.计算表明:Cr原子链可形成线性型、二聚化型、平面之字型和梯型等一维原子链.梯型结构的原子链结合能最大,稳定性最好,二聚化型结构次之,然后是大角度的之字型结构、小角度的之字型结构,线性结构的结合能最小.其中二聚化结构原子链的能带表现出间接带隙的特征,大角度之字型结构原子链为半金属性,小角度之字型结构原子链的能带则表现为较强的金属性.同时还讨论了这些结构的相对稳定性以及各链式结构的电子能带、电荷密度等性质.     

线缺陷对扶手型石墨烯纳米带能隙的调控

采用单轨道最近邻紧束缚模型,我们研究了线缺陷的位置、类型和强度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)能隙的调控.计算结果表明,对于带宽N为3n(n为整数)的半导体AGNRs,加一条位于Ni≠3m-1的两体线缺陷后(N_i为缺陷位置,m为整数),能隙关闭,纳米带呈金属性;而N=3n+1的半导体AGNRs关闭能隙的两体线缺陷位置为Ni≠3m-2.对于带宽N=3n+2的金属性AGNRs,可在Ni≠3m位置处加一条子格线缺陷打开能隙,使纳米带呈半导体性,同时在费米能附近出现一个波速为零的局域态;增加正常原子与缺陷原子之间的交叠积分,可使局域态消失,同时保持半导体性.利用格林函数方法,我们研究了一个两端口有限尺寸AGNRs的电子输运模型,计算了体系在有线缺陷时的透射系数和态密度,结果与能带谱计算结果相一致.     

Zn2SiO4电子结构及光学性质的第一性原理计算

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对三斜结构的Zn2SiO4的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.能带计算结果表明,Zn2SiO4是具有能隙为1.086 eV的直接带隙半导体;其价带主要是由Zn的3d态电子和O的2P态电子构成,导带在6.5～7.5 ev之间,起主要贡献的是Zn的3p和4s...     

La2—xSrxCuO4的局域电子态密度

本文用紧束缚近似计算了La_2-_xSr_xCuO_4(x=0, 0.15)的局域电子态密度.计算结果与能带论和实验符合,但比能带的结果更为细致.本文讨论了掺杂Sr以后的效果.与YBa_2Cu_3O_(7-x)材料相比较,可以认为这两种材料主要的超导机理是相同的.     

Electronic structures of the oxygenated diamond （100） surfaces

Diamond is a kind of nonmetal material with unique physical and chemical properties. It is potentially useful to various applications in electronics, such as electron emitters, Schottky diodes[1-3]. The diamond films ob- tained by chemical vapor depositio…     

PbWO4晶体F心及F+心吸收带的能级计算

采用离散变分法计算了PbWO4晶体的能带结构，并用F心及F^ 心的类氢离子1S波函数结合离散变分法计算了F心及F^ 心的电子基态能级，计算结果表明，F心及F^ 心电子基态能级分布在禁带中，分别位于距导带底1.97eV(630nm)及2.36eV(525nm)处，它们的吸收跃迁对应于基态到导带底的跃迁，使晶体呈现F心及F^ 心吸收带，化学计量PbWO4晶体的辐照诱导吸收谱位于500-700nm，呈现一个宽吸收带，高斯分解的结果表明；该吸收带是由两个峰值分别位于550nm和680nm的吸收带叠加而成的，这两个吸收带分别对应于F^ 心及F心吸收带，计算结果与实验数据吻合较好。     

金属Al、Cu钝化机理电子理论研究

通过计算机编程建立水吸附Al和Cu的模型,利用实空间的Recussion方法分别计算了Al和Cu被H2O吸附前后系统的状态密度和能量变化,及表面金属原子与其近邻原子间的键级积分,并将两个计算结果进行比较.从结果中分析,金属原子的电子转移到H2O分子的O原子上.水吸附金属表面后,状态密度有所下降,次表面原子几乎不受影响,系统总能降低,系统变稳定.H2O使金属表面化学活性降低,并从键级积分计算结果中讨论了Al和Cu钝化膜的形成机理:水通过氧与金属表面原子成键后,表面金属原子与次表面原子作用增强,水中氧和氢原子相互作用改变的不同导致形成不同的钝化膜.     

Cu0.5Zr2(PO4)3:Cu2+中心g因子研究

由于Cu0．5Zr2(PO4)3晶体具有良好的离子传导能力、催化特性、较低的热膨胀性，对它的研究引起了广泛的关注．本文引入平均共价因子N，并结合晶体结构数据给出了3d^9离子在晶场D4h下的g因子公式，利用该公式并结合Cu0．5Zr2(PO4)3晶体的具体结构数据对Cu0．5Zr2(PO4)3晶体中CU^2 中心的EPRg因子进行了理论分析计算，所得到的结果与实验值基本吻合．     

高温超导体GdBa_2(Cu_(1-x)Fe_x)_3O_(7-δ)中Fe的位置与价态的确定

利用~(57)Fe的穆斯堡尔效应对高温超导氧化物GdBa_2Cu_3O_(7-8)进行研究,分析Fe的价态与环境.Fe在氧化物中存在四个亚晶位(Fe(A),Fe(B),Fe(C),Fe(D)),其中Fe(A),Fe(B)和Fe(C)占据氧化物中Cu(1)的位置,只是氧配位不同;Fe(D)占据Cu(2)的位置.     

Cu掺杂AlN的铁磁稳定性的第一性原理计算

文章采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,结合广义梯度近似计算了Cu掺杂AlN的晶格常数、能带结构、电子态密度、铁磁态和反铁磁态的总能量,并通过平均场近似的海森堡模型估算了居里温度Tc。结果表明,Cu掺杂体系的能带结构呈现半金属性,半金属能隙为0.442eV。铁磁性是Cu原子的3d态与其最近邻的N原子的2p态通过p-d杂化作用而稳定的。当两个Cu原子相距最远且自旋平行排列时,体系具有最低的能量,估算出此时的居里温度高于室温,因此Cu掺杂AlN有望作为稀磁半导体材料。     

4-氨基安替比林电子光谱及溶剂效应理论研究

采用含时密度泛函理论方法(TD-PBE0)研究了4-氨基安替比林(4-AAP)在水和乙醇溶液环境中的电子光谱特性,通过电子跃迁轨道分析归属了4-AAP电子光谱谱带的跃迁轨道贡献并探究了其电子跃迁特征。研究结果表明,4-AAP在乙醇溶液中理论吸收谱带与实验谱带吻合较好,但其在水溶液中计算所得吸收谱带波长与实验所得相应值相差较大,溶剂水分子可与4-AAP通过氢键强烈相互作用形成复合物,诱导电子跃迁吸收谱带发生明显移动,氢键结合位点对其电子光谱中的最强吸收峰位置亦有影响,呈现显著的溶剂化效应。分子动力学模拟获得了水溶液中4-AAP溶剂团簇模型4-AAP-(H_2O)_3,基于此模型所得的理论电子光谱吸收谱带与实验光谱特征谱带波长相吻合,并从分子水平上对团簇结构吸收谱带的电子跃迁贡献进行了分析和归属。     

Cu/N共掺杂ZnS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnS、N单掺杂、Cu-N共掺杂与Cu-2N共掺杂ZnS晶体的能带结构、电子态密度与光学性质.结果表明,Cu/N共掺杂体系降低了体系的带隙,增加了其光催化活性.对于Cu-2N掺杂,分析其态密度,发现共掺杂体系的总态密度在费米能级附近更加弥散,更多的态密度穿越费米能级,使共掺杂更容易获得p-型ZnS,同时费米能级附近的杂质态降低了跃迁能,使得共掺杂体系能有效提高其在可见光区的吸收系数.     

水热/溶剂热原位合成法制备有机膦酸铜化合物

在水热(溶剂热)条件下,以对苯二甲基二膦酸二乙酯(dixdp)为有机配体,分别以2,2'-联吡啶(bpy)及1,10-菲啰啉(phen)为辅助配体,合成了2个具有零维结构的有机膦酸铜化合物[Cu2(H2O)2(H2L)(bpy)2(H3L)2]·2H2O(1)及[Cu2(H2O)2(H2L)2(phen)2]·6H2O(2);其中dixdp在水热/溶剂热条件下发生原位水解反应生成对苯二甲基二膦酸(H4L)。化合物1属于单斜晶系,P 21/n空间群,该化合物的每个中心离子Cu采用[CuO3N2]四方锥体几何配位,两个相邻金属中心Cu通过H3L-配体相连接形成0D双核铜单元。化合物2属于三斜晶系,P-1空间群,该化合物每个金属中心Cu也采用[CuO3N2]四方锥体几何配位,但不同的是化合物2中的两个相邻Cu原子通过H2L2-配体相连接形成双金属环单元。