单斜相二氧化铪电子结构与光学性质的计算

基于密度泛函理论,利用超软赝势平面波方法首先对单斜晶相二氧化铪(m-HfO2)的电子结构进行了第一性原理计算,得到了能带结构、总态密度与分态密度.然后,对m-HfO2的光学线性响应函数随光子能量的变化关系进行了理论预测,计算得到了复介电函数、折射率、反射谱、吸收谱、光电导等光学性质,并从理论上对电子结构与光学性质之间的关系进行了分析讨论.     

分子晶体的电子态密度计算与应用

本文把固体物理学中的电子态密度概念推广到分子晶体的电子结构研究。以[C_0(H_2O)_4(NCS)_2]·(18-C-6)分子晶体为例,取合适的原子簇,用CNDO/2方法计算了总态密度、部分态密度和定域态密度等。通过态密度分析,得到了[C_0(H_2O)_4(NCS)_2]·(18-C-6)分子晶体中定域相互作用的信息,并成功地解释了实验结果。表明态密度分析方法是研究分子晶体电子结构的一种有效工具。     

亚硝酸钠的铁电性起源与电子结构

对亚硝酸钠态密度,能带结构,电子密度进行了第一性原理计算.通过对态密度的分析,发现在铁电相氮原子的2p电子和氧原子的2p电子之间存在强烈的轨道杂化.对电子密度和能带的分析也得出同样的结论.氮原子和氧原子之间存在强烈的共价互作用,而钠和二氧化氮基团之间为离子互作用.     

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.     

单斜态TiO2电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对锐钛矿相TiO2和单斜态TiO2的电子结构,能带、电子态密度进行了分析.结果表明:相对于锐钛矿相TiO2,单斜态TiO2的原子布居、Ti-O键长及重叠布居数发生了变化;单斜态TiO2的禁带变宽,理论预测其光吸收波长可发生蓝移.     

ScB_2的高压结构和电子性质的密度泛函计算（英文）

本论文用广义梯度近似(GGA)密度泛函方法研究了具有AlB_2结构的ScB2从0GPa到100GPa高压下的结构和电子性质.在0GPa下的结果与现有实验和理论数据相符.获得的结构性质的压强依赖性显示出ScB2的结构受压强的影响很小.另外还计算了高压下ScB_2电子的态密度和部分态密度.我们发现高压强明显的改变了电子态密度分布的轮廓,并且还发现费米能级附近的态密度随着压强的升高而减小,表明高压下ScB2电子杂化轨道能量在下降.     

新型超导体MgB2电子结构与成键性质的第一性原理研究

对最新发现MgB2 超导体 (Tc≈ 39K)的电子结构及化学成键从能带结构、电子态密度DOS、价电子电荷密度分布等几个方面 ,采用LMTO方法进行了第一性原理研究 .同时对相关的同族二硼化物BeB2 、CaB2 电子性质的相似及差异给与阐述和比较 ,报告了SmB2 ,UB2 和LuB2 态密度的计算结果 ,并对它们的超导电性进行讨论与推测 .     

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．     

第一性原理计算锐钛矿（101）面的电子结构

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法计算了锐钛矿（101）表面的电子结构．首先对锐钛矿完整（101）表面模型进行结构优化,在此基础上计算了电子结构,得到了能带结构和态密度等数据．结果分析表明表面的电子结构与体相基本相同,在完整表面上没有出现表面态,驰豫后完整的锐钛矿（101）表面是稳定的,表面价带主要由O2p组成,导带主要由Ti3d组成,表面导带态密度变窄导致表面能隙比体相能隙略增大．通过表面原子局域态密度和Mulliken净电荷的分析,推测O2c、O3c、Ti5c可能是活性位置．     

LaNi4.5 Al0.5含氢固溶体的密度泛函研究

基于密度泛函理论和全势线性缀加平面波方法(FLAPW),对LaNi4.5Al0.5合金含氢固溶相a-LaNi4.5Al0.5H0.5中的H原子占位、晶体结构、电子密度和态密度进行了全电子计算.对a-LaNi4.5Al0.5H0.5由能量判据得出H原子最可能占据6m格位,并给出了态密度(DOS)和电子密度图,分析了H与Al之间的相互作用以及H的加入对固溶体电子结构和晶胞结构的影响,计算结果与实验数据符合的相当好.     

Hf掺杂(Ba0.5Sr0.5)TiO3电子结构及光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似方法,首先对(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体进行几何优化,计算出相应晶体结构并与实验值对照,确定方法的可行性,运用相同的方法进一步研究Hf掺(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_(3 )晶格参数、电子结构及光学性质,重点对比分析了掺杂前后介电函数的变化情况.计算结果表明:所选取的方法计算结果与实验值符合较好,计算得到Hf掺杂(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3晶体为四方相结构,与(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3相比对称性降低,介电常数呈下降趋势,介电峰呈展宽趋势.     

新合成Zintl相化合物Ba_3Sn_3Sb_4的基本物理性质和热电特性

采用第一性原理和玻尔兹曼理论相结合的方法对最近合成的Zintl相化合物Ba_3Sn_3Sb_4的晶体结构、电子结构、弹性性质和热电特性进行了研究.本文确定了合成Ba_3Sn_3Sb_4时对各元素化学势的要求,计算的弹性常数和力学稳定判定标准表明Ba_3Sn_3Sb_4具有力学稳定性.差分电荷密度显示Ba与Sn-Sb组成的网格[Sn_3Sb_4]~(6-)之间成离子键,网格内Sn-Sb之间为共价键,两键共存说明Ba_3Sn_3Sb_4是典型的Zintl相化合物.能带结构的计算表明Ba_3Sn_3Sb_4是带隙约为0.29 eV的间接带隙半导体,导带区域的多能谷特征有利于材料的热电特性.在电子结构的基础上,本文采用Bolzmann理论计算了Ba_3Sn_3Sb_4的热电特性.由于纯相Ba_3Sn_3Sb_4是n型半导体, p型掺杂的塞贝克系数在T=500和700 K时随载流子浓度增加从负值变为正值,而对应的ZT值从正值减小到零,再从零变到最大值0.09. n型掺杂Ba_3Sn_3Sb_4时,由于热激发效应随温度增加而增强,少子对塞贝克系数的贡献增大,在T500 K时展现出双极化效应;当载流子浓度为1.14×10~(20)cm~(-3),温度为700 K时,最大ZT值为0.26,几乎是p型掺杂时的3倍.     

TiH_2电子结构和导电性的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的全势全电子线性缀加平面波方法,对储氢材料TiH2的电子结构进行了理论分析.计算得到的能带结构和态密度表明该化合物具有金属性的特点,但是Ti—H键有明显的共价键特征.因此可以理解其导电性小于金属Ti,这与实验观测符合得很好.     

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.     

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...     

BaSi_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(DFT)赝势平面波方法,对正交相BaSi2的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明它是一种间接带隙半导体,禁带宽度为1.086eV;其价带主要是由Si的3s,3p及Ba的5d态电子构成,导带主要由Ba的6s,5d及Si的3p态电子构成;静态介电函数ε1(0)=11.17;折射率n0=3.35;吸收系数最大峰值为2.15×105cm-1.     

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.     

聚噻吩并[3,4-c]呋喃的电子结构及导电性研究

采用密度泛函(DFT)B3LYP方法优化了聚噻吩并[3,4-c]呋喃的单体和低聚物的电子结构,聚合物采用PBC方法和LSDA方法计算了性质特征,全部的优化都采用6-31G*基组计算.找出了单体、低聚体和聚合物电子结构的关系,并对其能带结构与态密度进行了分析与探讨.研究表明,并环分子的导电性能比单环分子更好.其能隙仅有0.19 eV,可以作为潜在的导电聚合物材料.     

CrSi2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．     

N/Zr共掺杂锐钛矿型TiO_2光催化协同作用机制的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法计算了N,Zr单掺杂和共掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质.根据能量最低原理比较了不同替位掺杂构型的最稳定结构,而后分析单、共掺杂构型中各自的能带结构,通过计算态密度及分波态密度分析了其光学性质改善机制.此外通过分析体系的电荷密度图得出N与Zr有团簇成键的趋势.对不同掺杂体系的光学性质进行了对比分析,发现共掺杂方法可以有效增强TiO2材料对可见光的吸收以促进其更好的利用太阳能.本文的理论计算和分析将有助于理解共掺杂方法提高TiO2光催化效应的协同作用机制.