尖晶石CSi2N4化合物的电子结构和硬度分析

采用密度泛函理论在广义梯度近似下的赝势平面波方法,对尖晶石CSi2N4体系进行晶格优化,得到能量最低的稳定结构,获得平衡态时的晶格常数,并计算了总能量、弹性常数、体变模量、能带结构和态密度,再根据计算结果对其稳定性和电子结构进行分析.最后,计算了尖晶石CSi2N4化合物的硬度,并与尖晶石结构的氮化碳(C3N4)进行了比较.     

CoAl_xCr_(2-x)O_4纳米颜料的共沉淀法制备及其性质

采用化学共沉淀法制备尖晶石结构的纳米颜料CoAlxCr2-xO4(x=0,0.4,0.8,…,2.0),实验所得颜料粒度均匀、粒径小、分散性好、颜色鲜亮.利用X射线衍射(XRD)确定了样品的相结构,并利用XRD谱信息对6种试样的晶格常数、晶粒度及密度进行了计算分析;采用TG-DTA,FT-IR以及SEM等测试技术研究了粉体的形成、形貌及粒径.     

γ'-Fe_4N的结构和热力学性质的第一性原理计算

采用基于平面波模守恒赝势密度泛函理论的第一性原理方法研究了γ'-Fe_4N的结构,获得了其零温零压下的晶格常数、常温下的体弹模量以及弹性常数等基本性质参数,其计算结果与其他理论计算结果和实验值符合较好。同时应用准谐德拜模型,成功获得γ'-Fe_4N的相对体积、相对晶格常数、体弹模量、热膨胀系数以及热容随着温度、压强的变化关系。     

尖晶石型LiMn2O4高温电性能的研究

采用熔盐浸渍法用不同的锂锰源(LiNO3、LiOH*H2O、EMD、CMD)制备了4种尖晶石型LiMn2O4正极材料.对材料进行了XRD结构表征,采用最小二乘法计算了样品的晶格常数.采用BET法测定了各样品的比表面积,测定了各样品的电导率.检测了各样品在高温下的贮藏和循环性能,在高温下作了循环伏安分析.结果表明虽然各样品均属于立方尖晶石结构但晶格常数和比表面积均不相同.以LiOH*H2O和EMD为原料制得的样品的极化最小,在高温下的循环性能最好.     

Zn1-xCoxSe 电学和光学性质的理论研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理计算和研究了Zn1-xCoxSe的能量、几何结构、电学和光学性质等。计算发现,Co原子掺入ZnSe晶格常数减小,并导致晶格畸变;分析了电子态密度图,结果表明带隙变窄;计算了吸收系数,结果表明吸收峰展宽至更长波长区域。     

铁-碳、铁-氮系中几种固溶体的研究(Ⅲ)——εFe-N固溶体的价电子结构与晶格常数～成分曲线

用余氏“固体与分子经验电子理论”分析了εFe-N 固溶体的晶格常数～成分曲线,对Fe_4N、Fe_3N、Fe_(24)N_(10)和Fe_2N用BLD确定了价电子结构,与实验曲线比较发现,随N含量增加Fe的杂化态连续变化。 结果表明:实验晶格常数～成分曲线与计算曲线在一级近似下良好一致,并用电子结构变化对曲线作了说明。     

铁铬尖晶石结构微变对弹性常数的影响

根据第一原理,运用密度泛函(DFT)赝势平面波方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),研究了结构微变下的三种铁铬尖晶石晶体模型的晶格结构、弹性及电子特性,并将所得结果与已有的实验值进行了比较.结果表明,晶格常数、体模量和切变模量与得到的实验值符合很好.研究结果显示,结构微变使铁铬尖晶石的体模量减小;随着氧原子位置u增大,杨氏模量明显增大,切变模量和泊松比显著减小.通过对微变结构的铁铬尖晶石电子特性诸如态密度,最近邻铁、铬阳离子与氧离子键长及集居数的分析发现,Fe,Cr两种阳离子间电子交换作用是影响铁铬尖晶石结构弹性性质变化的主要因素.     

LiCoO2的体态几何与电子结构的理论研究

采用基于局域密度泛函理论和第一性原理赝势法，选择GGA交换关联势，使用自洽投影缀加平面波方法，对锂离子电池正极材料LiCO2的原子几何结构与电子结构进行了理论研究．给出了其结构——总体态密度与分波态密度、电荷密度分布以及能带结构等，并对三种超晶胞模型进行了简要对比研究,计算结果表明：三种模型在计算上是等价的；完全驰豫后所得的晶体结构、晶格常数、电子结构及能带结构等都与其他方法的计算结果以及实验值符合良好。     

基于第一性原理计算Co基尖晶石MCo2O4(M=Fe,Mn, Cu,Ni)磁性和电性

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Co基尖晶石氧化物MCo₂O₄(M=Mn, Fe, Ni, Cu)的电子结构和磁学性质进行了计算，得出Co基尖晶石氧化物的稳定结构，总结了这些化合物呈正尖晶石和反尖晶石分布时的电子结构和磁构型.比较计算CoFe₂O₄和FeCo₂O₄发现改变阳离子的分布会影响材料的电学性质，通过研究得出，Co基尖晶石氧化物结构为正尖晶石的材料都具备铁磁性，结构为反尖晶石的材料都具备亚铁磁性.     

B2-CuRE物理性质的第一性原理计算

【目的】对17个B2-CuRE的热力学性质、力学性质、电子结构特性以及相关的热物理性质进行研究,为材料的设计和开发提供参考。【方法】利用基于密度泛函的第一性原理计算B2-CuRE(RE=Sc,Y,La-Lu)的能量、弹性常数以及电子结构特性。【结果】计算获得的晶格常数、形成焓、体积模量以及弹性常数和实验值吻合,高的B/G比表明B2-CuRE具有很好的延性。【结论】电子结构的计算可以阐明B2-CuRE的成键机制。B2-CuRE具有很好的延性。     

压力作用下六方钛电子结构和弹性性质的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论（DFT）框架下广义梯度近似（GGA）平面波超软赝势法,计算了六方钛在压力作用下的电子结构和弹性性质．结果表明：随着压力的增加,导致状态密度的展宽和状态密度峰值的减小,同时费米面向高能方向移动;计算所得在0GPa下的弹性常数与实验结果相符,说明采用广义梯度近似可合理计算六方金属钛的弹性性质,据此还计算了不同压力下的弹性常数,为六方金属钛的实际应用提供了理论依据．     

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.     

基于密度泛函理论和含时密度泛函理论下富勒烯B24N24光谱性质研究

本文在B3LYP/6-31g(d)基组水平上, 利用密度泛函理论(DFT)优化了B24N24团簇的几何和电子结构. 研究结果表明, 优化所得B24N24团簇的几何结构对称性分别为S4、C2、S8和O;在基态稳定结构基础上, 得出其输运性质, 既非p型输运材料, 亦非n型输运材料, 即不具有输运性质;在优化好的基态结构基础上, 又研究了它的红外和拉曼分子振动谱, 四种团簇的红外-拉曼振动谱的振动强度排序均为O>S8>S4>C2;随后采用含时密度泛函理论(TDDFT),同样在B3LYP/6-31g(d)基组水平上, 计算了这四种物质在CH2Cl2溶剂中的UV-Vis吸收谱特性, 研究表明跃迁能级数量越多,吸收谱振动强度越强, 并且这些分子的紫外-可见吸收谱的振动强度排序为S4>C2>S8>O.     

ZnO电子结构及高压相变的第一性原理研究

基于屏蔽交换的LDA方法研究了高压下B4及B1相ZnO的能带结构和态密度特性;使用GGA WC交换关联泛函,计算了B4,B3,B2和B1相结构ZnO的基态能量、晶格常数、体模量及其对压力的导数.计算结果表明：ZnO在从纤锌矿（B4）转变为岩盐（B1）结构的过程中,存在着一个亚稳平衡过渡相,即闪锌矿结构（B3）.计算得到的相变压Ptr表明：随着外压的增加,ZnO将依照B4→B3→B1→B2的路径发生一系列的结构相变,相变压依次为Ptr（B4→B3）=3.156 GPa,Ptr（B3→B1）=7.996 GPa,Ptr（B4→B1）=9.855 GPa,Ptr（B1→B2）=253.605 GPa.     

新型氧分子O4的理论计算研究

基于密度泛函理论的“自由团簇计算法”计算了实验上发现的新型氧分子O4的电子结构.计算了2种可能的空间结构——正方形和正四面体,分别得到了这2种结构的中性分子O4,正一价分子O 4和负一价分子O-4的基态电子结构,并根据能量最低原则确定了各自的结构参数,从而得到了O4分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能.与氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的计算结果比较,显示O4分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在,其中正方形结构更有可能是O4分子的真实空间结构.     

稀土掺杂板钛矿相TiO_2第一性原理研究

基于第一性原理,以板钛矿相TiO2、稀土/板钛矿相TiO2原胞为基本模型,利用MS4.0软件的castep模块结合ATK软件计算了17种稀土/板钛矿相TiO2的态密度、晶体能、能隙等参数。结果表明:除Sc、Y外,其余稀土元素均有利于降低板钛矿相TiO2的能隙,其与4 f电子结构相对应。Sc和Y利于降低板钛矿相TiO2的晶体能,其利于降低合成所需能量。     

BaTaO2N局域电子结构及光学性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法计算了BaTa02N的局域能带结构、态密度和光学性质．能带结构结果表明,BaTa02N属于直接带隙半导体,其能带宽度Eg=0．62eV;价带主要由O2p,N2p和Ta5d态电子构成,且N2p态位于价带顶;导带主要由Ta5d态电子构成．基于能带结构和态密度分析了BaTaO：N的介电函数以及折射率、光电导率、吸收谱和能量损失函数等光学性质．静态介电常数（0）=6．13,折射率no=2．48,在紫外区有较大的吸收系数．     

新型全Heusler合金Cu2WAl的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了新型全Heusler合金Cu_2WAl的结构和弹性性能。结果表明:在无磁与铁磁性两种状态下,该全Heusler合金Cu_2MnAl型结构的能量低于其Hg2CuTi型结构,其中Cu_2MnAl型结构在铁磁态下的能量低于其无磁态;铁磁态下Cu_2MnAl型Cu_2WAl全Heusler合金的弹性常数不满足Born弹性稳定性准则,从而不能以稳态形式存在。     

新型超硬材料R3m-BC2N的弹性及其各向异性的研究

本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法首先计算了R3m-BC2N的弹性普适各向异性指数A^U及各向异性分数比AB，AG，表明R3m-BC2N是弹性各向异性材料．然后研究了不同晶向上的拉伸与剪切的应力应变曲线．由于其各向异性，在[1000]和[0001]晶向上R3m-BC2N显脆性，而在（O001）[0010]晶向上材料具有较强的韧性．接着利用声学波速计算得到传播方向为[0001]，（0001）上的热导率，显示了此材料的热导率各向异性．最后计算其电子结构，得到其禁带宽度为3．756eV．综上，所有研究都为实验合成R3m—BC2N提供了一定的理论基础．     

钨酸钡电子结构的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,优化了晶胞的几何结构,计算了白钨矿结构的BaWO4基态的能带结构和电子结构;研究发现:BaWO4为直接带隙结构,带隙宽带为4.5 eV,费米面处的价带主要由W5p和O2p态上电子构成,导带主要是W5d和O2p;根据晶体场理论和分子轨道理论分析了钨酸钡晶体的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能较好吻合。关键词: