Si原子轰击石墨烯形成取代结构的带隙研究

石墨烯是零带隙半导体材料,无法在半导体领域直接应用。因此,本文采用基于第一性原理的密度泛函理论超软雁势平面波方法计算Si原子轰击石墨烯形成取代结构的能带结构希望能打开石墨烯的带隙。首先验证了石墨烯本身的带隙,模拟数据表明石墨烯具有零带隙的性质。然后采用lammps软件模拟Si原子轰击石墨烯中的C原子,在一定范围的轰击速度下(153～597/fs),Si原子轰击并取代石墨烯中C原子形成了石墨烯型SiC的取代结构。在相同的速度下,用不同数目的 Si原子分别轰击石墨烯得到不同的取代结构,把其导入到MS中,用CASTEP模块分别设置相同的参数进行几何优化并计算这些取代物的能带结构。结果表明,Si原子轰击石墨烯形成的取代结构具有禁带宽度,打开了石墨烯的带隙。为实现精准调控石墨烯带隙打下了基础。     

应力作用下CrSi2电子结构的第一性原理计算

应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CrSi2在应力作用下的电子结构,分析和比较了体系的能带结构、态密度及应力对CrSi2体系电子结构的影响．计算结果表明CrSi2在单轴向应力的作用下,随着压力的逐渐增大,导带向高能方向移动,带隙丘明显展宽;随着负压力的逐渐增大,带隙缓慢减小,当沿α轴的负压力达到约-18．5GPa时,CrSi2将会由间接跃迁型半导体转变为直接跃迁型半导体,直接带隙宽度Eg=0．32eV．     

常压下Se和Te电子结构和弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函的第一性原理, 计算ⅥA族元素Se和Te在常压下的能带结构、 电子态密度、 弹性系数和德拜温度. 能带结构和电子态密度的计算结果表明: Se为间接带隙半导体,  Se费米面附近的导带和价带主要来自外层4p⁴电子的贡献, 4s²电子对费米面附近的导带和价带贡献较少; Te为直接带隙半导体, Te费米面附近的导带和价带主要来自外层5p⁴电子的贡献, 5s²电子对费米面附近的导带和价带贡献较少.  弹性系数计算结果表明: 常压下具有六角结构的Se和Te的力学性质稳定;  其德拜温度分别为263 K和315 K.      

3C-SiC的能带结构和光学函数的第一性原理计算

利用从头计算的全势缀加平面波理论方法研究了3C-SiC的能带结构和基本的光学函数，得到了Si、C分波态密度和能带结构．介电函数的虚部由能带结构的计算直接得到．经带隙校正后，由Kramers—Kronic（K—K）色散关系计算了介电函数的实部．由得到的介电函数计算了折射率、消光系数和反射率．经比较，计算的结果与已有的实验数据基本相符．     

Ge50Sn50有序合金压力下电子性质的计算机模拟

使用第一性原理和赝势方法研究了Ge50Sn50有序合金直到9GPa压力下的能带结构和带隙的压力依赖性。发现该合金的直接带隙随着压力的增大几乎是线性增加，在4．7GPa时达到最大值0．72eV：在该压力下发生直接带隙至间接带隙的转变，其导带在4．7GPa～8GPa时与Ge类似，在高于6．8GPa压力时与Si类似。同时还研究了自旋轨道耦合作用对合金能带结构的影响。     

应力作用下CrSi_2电子结构的第一性原理计算

应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CrSi2在应力作用下的电子结构,分析和比较了体系的能带结构、态密度及应力对CrSi2体系电子结构的影响.计算结果表明CrSi2在单轴向应力的作用下,随着压力的逐渐增大,导带向高能方向移动,带隙Eg明显展宽;随着负压力的逐渐增大,带隙缓慢减小,当沿a轴的负压力达到约-18.5GPa时,CrSi2将会由间接跃迁型半导体转变为直接跃迁型半导体,直接带隙宽度Eg=0.32eV.     

Ru2Si3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系统地计算了正交相Ru2Si3的电子结构、态密度和光学性质, 计算结果表明Ru2Si3是一种直接带隙半导体, 禁带宽度为0.51 eV; 其能态密度主要由Ru的4d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定; 静态介电函数ε1（0）＝16.83; 折射率n0＝4.1025; 吸收系数最大峰值为2.8×105 cm-1; 并利用计算的能带结构和态密度分析了Ru2Si3材料的介电函数、反射谱、折射率以及消光系数等光学性质, 为Ru2Si3光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

高压下Ge的结构转变及弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算在压力作用下Ge的结构转变、能带结构、电子态密度和弹性性质.结果表明:在9.0GPa压力点,Ge发生了从立方金刚石结构(Ge-Ⅰ)到β-Sn结构(Ge-Ⅱ)的一级结构相变;材料的导电性能由半导体转变为导体;Ge-Ⅰ的弹性常数随压力线性增加。     

3∶1Au/Si体系晶体结构的理论研究

采用遗传算法与第一性原理相结合的计算方法对富金的Au3Si体系进行全局结构搜索,最低能量结构是一对称性为Amm2空间群的Au6Si2晶胞,且验证了其稳定性,并将其与Au、Si单相结构的性质进行比较研究。态密度和能带计算结果表明,Au6Si2结构中Si的p轨道电子和Au的d轨道电子发生杂化,导致p轨道电子的能级降低,使得能带结构没有带隙。热力学性质显示该Au6Si2结构的熵大于Au和Si单相晶体结构的熵,有存在的可能性。     

空位缺陷对CrSi_2光电性能的影响

采用第一性原理方法,计算含空位缺陷CrSi2的电子结构和光学性质,并分析含Cr和Si空位缺陷的CrSi2光电性能.结果表明:Cr和Si空位均使CrSi2的晶格常数和体积变小;能带结构密集而平缓,且整体向上移动,Si空位缺陷形成带隙宽度为0.35eV的p型间接带隙半导体,Cr空位缺陷在原禁带间出现两条新的能带;含空位缺陷CrSi2的电子态密度仍主要由Cr3d层电子贡献,Si空位缺陷对电子态密度的影响较小,Cr空位缺陷提高了Fermi面处的电子态密度;与CrSi2相比,含空位缺陷CrSi2的介电峰均向低能方向略有偏移且峰值降低,吸收系数明显变小.     

高压下XeF2结构稳定性及电子结构性质的理论研究

采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了惰性气体化合物XeF2在0~80GPa压力范围内的结构性质,计算值与实验值相符合.根据我们计算得到的不同压力XeF_2的弹性常数,结合力学稳定性判据,证实XeF_2的I4/mmm结构在80GPa压力范围内是稳定的.计算了不同压力下XeF_2的带隙,发现带隙随着压力的增大而减小.当压力大于10GPa时,XeF_2的带隙随压力的增大近似呈线性减小趋势.表明随着压力的增大XeF_2晶体由绝缘体向半导体转变,且金属性越来越强.     

二氮化铂高压结构相变，弹性和热力学性质的第一性原理计算

运用密度泛函理论广义梯度近似方法计算了PtN2在莹石结构（C1）,黄铁矿结构（C2）,白铁矿结构（C18）,CoSb2结构,简单六角结构（SH）,简单四角结构（ST）和层状结构（LS）的结构参数,弹性性质,电子结构和热力学性质。计算了平衡态晶格参数,体模量 和它的一阶导数。计算得到人焓表明,最稳定的结构为C2结构,其他的为亚稳态结构。而在我们研究的压强范围内没有发生相变。C2结构的态密度表明它是一种具有1.5eV带隙的半导体。另外,我们还预测了杨氏模量,泊松比和各向异性因子。弹性常数,体模量,切变模量,横向声速和剪切声速随着压强的增大而单调增大。德拜温度,热膨胀系数和热容随压强增大而增大。     

压力下NaN_3结构稳定性、力学性质和电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的从头算平面波超软贋势方法研究了压力对NaN_3结构稳定性、力学性能以及电子结构的影响.对能量和力学参量的计算结果表明,R-3m结构是NaN_3在零压下的稳定性结构.随着压力的增加,在5 GPa的压力范围内NaN_3会发生从R-3m结构到C2/m结构的结构相变,而C2/m结构的NaN_3在压力超过20 GPa以后也不能够保持稳定.该结果与实验研究结果间取得了很好的一致.此外,对电子结构的研究表明,常压下两种结构NaN_3都表现出了绝缘体的性质.随着压力的增加,C2/m结构NaN_3的价带和导带宽度都略有增加,而带隙宽度略有减小.     

LiN3高压下结构稳定性和电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法对LiN3在高压下的结构稳定性和电子结构进行了研究.对结构稳定性的研究表明在60 GPa的压力范围内C2/m结构的LiN3能始终保持稳定,与实验研究结果间取得了很好的一致.此外,对压力下电子结构的分析表明随着压力的增大LiN3的带隙宽度有明显的减小,可能发生从绝缘体到半导体的电子结构的转变.     

温度对生物基聚酰胺56氢键的影响

利用傅里叶变换红外光谱仪测定了升降温过程中聚酰胺56(PA56)的系列红外光谱,考察了PA56红外光谱中酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带及N—H伸缩振动谱带随温度变化的情况,分析了温度对PA56氢键的影响。研究发现,随着温度的升高,氢键键合羰基与氨基的红外吸收谱带的峰强逐渐减小,而游离羰基、氨基的红外吸收谱带的峰强缓慢增大。由此表明PA56的氢键密度随着温度的升高而降低。     

Li3Bi结构、力学和电子性质的第一性原理计算

 基于密度泛函的线性响应理论,通过第一性原理的赝势方法,对Fm-3m相Li₃Bi的结构、力学和电子性质做了系统的研究.优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.计算表明,Fm-3m结构在零压下的焓最低,满足力学稳定标准,是最稳定的结构.计算得到的Fm-3m相Li₃Bi的块体模量、剪切模量和弹性模量分别为30.2,25.5 GPa和59.6 GPa.德拜温度是312 K.Li₃Bi具有小的弹性各向异性特征,是窄带隙的间接带隙半导体,带隙为0.45 eV.     

压力下钒发生相变的第一性原理计算

利用投影缀加波方法对金属钒加压至400 GPa左右的结构相变过程进行了第一性原理研究. 计算了相变中的热力学转变压力和失稳转变压力, 并对相变前后的电子性质进行了研究. 结果表明: 钒在低压下为体心立方结构, 随着压力增大转变为菱方结构, 压力继续增大最后又重新转变为体心立方结构. 热力学计算得到的BCC→rhu(α>109.47°)→rhl(α<109.47°)→BCC三次转变压力分别为27,104和310 GPa. 利用剪切弹性常数C44计算得到的2次失稳压力分别为52和255 GPa. 能带计算表明, 在加压过程中高对称点Γ处靠近费米能级的能带由低压下的非电子占据态变为高压下的占据态, 而费米能级以上的电子态密度计算可见明显的s,p-d带间电子迁移现象.     

应用RAPD技术探讨苦丁茶冬青种质材料的起源

以15份原产地明确的苦丁茶冬青野生种质材料作为参照,利用RAPD—PCR技术对26份苦丁茶冬青栽培材料的原产地进行了分析．从40个10bp引物中筛选出16个多态性良好的引物,用该16个引物对上述41份苦丁茶冬青种质材料进行PCR扩增,共得到238条DNA谱带,其中多态性带190条,占扩增出的总带数之79．8％．根据扩增结果计算了各份材料之间的Jaccard遗传相似系数,并用UPGMA法构建了聚类树状图．供试的41份种质材料在聚类图中明显地分为两个类群,即海南岛类群和广西南宁类群．26份原产地待查的种质材料有12份归聚于海南岛类群,说明它们的起源地在海南岛境内;另14份原产地待查的种质材料分布归聚于广西南宁类群,说明它们的原产地在广西南宁地区或毗邻区域内．所有供试的41份苦丁茶冬青材料其遗传相似系数在0．5654～0．9813之间,表明这些种质材料具有比较丰富的遗传多样性．不同苦丁茶冬青种质材料其不同的起源地域可以从聚类图中清楚地反映出来．RAPD分子标记的结果可以作为判断苦丁茶冬青起源地域的重要参考依据,并可用于探讨苦丁茶冬青不同种质材料的遗传差异和亲缘关系．