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.     

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.     

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．     

高压下纤锌矿GaN电子结构与光学性质的第一性原理计算

运用超软赝势平面波第一性原理方法,对纤锌矿GaN在单位面积压力为0～40 GPa时的电子结构与光学特性进行了计算.结果发现,随着单位面积压力的增大,晶格常数减小,带隙值由2.067 eV逐渐增大为3.026 eV;静态反射率减小,反射峰值减小,且峰值位置向高能量方向移动,即发生蓝移;静态折射率减小,峰值增大,位置发生蓝移;吸收边向高能方向移动,吸收峰值增大,位置也发生蓝移.     

高压下CaF2晶体的电子结构与光学性质

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对氟化钙晶体在0～400GPa范围内进行了几何优化,计算了电子结构与光学吸收谱,计算结果表明,随着压强的增大,晶格减小,能带发生展宽,带隙变大,吸收波段存在蓝移,且压强变化的影响越来越小。     

高压下3C SiC的电子结构、弹性与热力学性质

运用密度泛函理论的超软赝势平面波方法对3C SiC晶体结构进行了几何优化,得到与实验值相符的晶格参数,在压强为0～100GPa范围内对3C SiC的电子结构与弹性进行了计算,结果表明晶体结构是稳定的,且带隙随着压强的增大而减小。然后利用准谐德拜模型研究了3C SiC在温度为0～2100K、压强为0～100GPa范围内的热力学性质,结果表明其等容热容、热膨胀系数及熵函数都随温度的升高而增大,随压强的增大而减小,而德拜温度随温度的升高而减小,随压强的增大而增大。     

高压下CaF2晶体的电子结构与光学性质

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对氟化钙晶体在0～400 GPa范围内进行了几何优化,计算了电子结构与光学吸收谱,计算结果表明,随着压强的增大,晶格减小,能带发生展宽,带隙变大,吸收波段存在蓝移,且压强变化的影响越来越小。     

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.     

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。     

高压下GaAs的电子结构的从头计算

应用密度泛函理论从头计算了不同压强下半导体GaAs闪锌矿结构的电子结构,得到了各个高压下平衡时晶格常数、总能量、键长和能带结构等性质,并且获得了直接带隙结构向间接带隙结构转化的临界压强为8.65 GPa, 与实验值符合得很好,结合实验值详细地讨论了高压下GaAs的电子结构以及电学性质.     

高压下WSe2的电学性质及金属化相变

利用高压原位电阻率测量技术, 观察0~48.2 GPa内WSe₂电阻率随压强的变化规律, 并测量了WSe₂电阻率在不同压强下随温度的变化关系.  结果表明: WSe₂电阻率在压力作用下的变化规律与杂质能级压致离化后的传导有关; 由于压致能隙闭合, WSe₂在38.1 GPa时发生等结构的半导体性到金属性的相转变.     

高压下黄铜矿CuInS2的电子结构、弹性参数、热学和电学性质的第一性研究

采用第一性原理方法,研究了高压下黄铜矿半导体CuInS2的电子结构、弹性参数、热学和电学性质.研究结果表明CuInS2是直接能隙半导体,其能隙值随着压强的增大而增大,能隙随压强变化的一阶系数值为54.31 meV/GPa;其弹性参数满足高压下的机械稳定性的条件,并且材料的韧性随着压强的增加而增强. 基于弹性参数计算了体系的德拜温度和最小热导率,德拜温度随着压强的增大而逐渐减小,而最小热导率随着压强的增加而增大. 通过对塞贝克系数和功率因子比弛豫时间的研究,发现增加压强和调节载流子的浓度可以改善CuInS2的电学性能.     

高压下GaN的光学特性

根据密度泛函理论,采用平面波赝势和广义梯度方法,研究了闪锌矿结构的GaN晶体在不同压强下的光学性质。结果表明,随着压强的增大,直接带隙和间接带隙都逐渐增大;在外界压强为125 GPa时,GaN从直接带隙半导体变成间接带隙半导体,吸收波段出现了蓝移的现象。     

高压下Si的结构转变与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,计算了在压力作用下Si的结构相变和弹性性质。晶胞总能的计算结果表明,Si在11.7 GPa压力下发生了从立方金刚石结构（Si-Ⅰ）到四方结构（Si-Ⅱ）的转变。能带结构和态密度的计算结果显示,Si-Ⅰ是具有间接带隙的半导体,带隙为0.71 eV,Si-Ⅱ呈现金属的能带结构特性;Si-Ⅰ和Si-Ⅱ费米面附近的能带结构主要来自于2p电子的贡献。高压下Si-Ⅰ的弹性系数计算结果表明,弹性系数C11,C12和C44均随压力的增加呈现线性增大的规律。     

Semiconducting non-molecular nitrogen up to 240 GPa and its low-pressure stability

The triple bond of diatomic nitrogen has among the greatest binding energies of any molecule. At low temperatures and pressures, nitrogen forms a molecular crystal in which these strong bonds co-exist with weak van der Waals interactions between molecules, producing an insulator with a large band gap. As the pressure is raised on molecular crystals, intermolecular interactions increase and the molecules eventually dissociate to form monoatomic metallic solids, as was first predicted for hydrogen. Theory predicts that, in a pressure range between 50 and 94 GPa, diatomic nitrogen can be transformed into a non-molecular framework or polymeric structure with potential use as a high-energy-density material. Here we show that the non-molecular phase of nitrogen is semiconducting up to at least 240 GPa, at which pressure the energy gap has decreased to 0.4 eV. At 300 K, this transition from insulating to semiconducting behaviour starts at a pressure of approximately 140 GPa, but shifts to much higher pressure with decreasing temperature. The transition also exhibits remarkably large hysteresis with an equilibrium transition estimated to be near 100 GPa. Moreover, we have succeeded in recovering the non-molecular phase of nitrogen at ambient pressure (at temperatures below 100 K), which could be of importance for practical use.     

高压下GaAs的电子结构的从头计算

应用密度泛函理论从头计算了不同压强下半导体GaAs闪锌矿结构的电子结构，得到了各个高压下平衡时晶格常数、总能量、键长和能带结构等性质，并且获得了直接带隙结构向间接带隙结构转化的临界压强为8.65GPa, 与实验值符合得很好，结合实验值详细地讨论了高压下GaAs的电子结构以及电学性质.     

s-III型低密度甲烷气体水合物物性的理论研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法研究了s-III型水分子笼状结构和s-III型CH4气体水合物笼状结构的晶格常数、体弹模量等基本物性参数,发现在0~2.6 GPa压强范围内两种笼状结构均可以稳定存在,晶胞体积随着压强增大而近似线性减小. s-III型CH4气体水合物中由于CH4分子间的作用力导致甲烷水合物体积发生膨胀,但是体积增大幅度较小且比较均匀,平均增幅在3.97%左右. 最后根据能带结构和电子态密度计算结果发现s-III型CH4气体水合物为绝缘体,不具有导电性.