Li3Sn的电子和几何结构:第一原理计算

CuSn化合物在近来的锂电池负极材料研究中引起了相当的重视.使用基于混合基表示的第一原理赝势法,研究了Li插入CuSn完全替代了Cu而且占满所有间隙位置后形成的Li3Sn的电子与几何结构性质.给出了其"结构～能量"关系图,电子能带结构,电子态密度以及电荷密度分布等.     

铝-4d过渡族金属二聚体的第一性原理计算

【目的】过渡族金属与铝之间的化学成键特性是化学与材料等领域的基础,对铝-4 d过渡族金属二聚体的物理性能进行研究。【方法】用密度泛函B3LYP方法计算铝-4 d过渡族金属二聚体的键长、振动频率、解离能、电离势、能隙和二极矩。【结果】对中性和荷电的二聚体,除AlMo、AlNb+和AlMo+外其键长从AlY到AlPd先减少后增加,解离能和振动频率的变化趋势与之相反。电离势随原子序数的递增先增加,在AlRh处达到极大值后减少。除AlTc的振动频率外,计算结果与已有的实验结果和其他的理论计算结果相符。计算结果还显示除AlCd外,前过渡族金属与铝的结合强度比后过渡族金属的结合要强。荷电二聚体的自旋多重度比相应的中性二聚体差±1。带正电的二聚体的键长比中性和带负电的二聚体的键长要长,荷电二聚体的解离能大于中性二聚体的解离能,解离方式为AlX+→X+Al+和AlX-→Al+X-。     

N,Cd TiO2光催化活性的实验与理论研究

 采用热分解法制备了N, Cd共掺杂纳米TiO₂光催化剂,通过XRD、XPS和UV-DRS等对样品进行了分析表征,并以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。实验表明产物N, Cd TiO₂为锐钛矿型,颗粒约为10~15 nm,N取代了TiO₂晶格中的O原子,而Cd以游离态分布在TiO₂表面;其光吸收发生明显红移;光催化活性提高,N、Cd在提高TiO₂的光催化活性方面具有协同作用。采用第一性原理方法,对其电子结构和光学性质进行了理论计算。结果发现在N,Cd TiO₂的带隙中出现了N2p和Cd5s的杂质能级,价带的电子可以吸收较小的能量跃迁到杂质能级上,接着二次激发跃迁到导带上,电子跃迁变得容易,吸收波长向可见光区移动。计算结果很好地解释了实验现象。     

Fe/Mo(110)的多层Fe的结构和磁性的研究

使用基于密度泛函理论的第一性原理VASP程序包研究了Mo(110)表面的双层Fe的磁性。计算表明,在Fe／Mo(110)／Fe的单层和双层Fe的磁性有较大的变化。吸附单层的Fe的磁矩达到了2.59μB,而附加了双层的Fe的磁矩变化更大,最外层的磁矩比体结构的磁矩增大了27.7％,为2.81μB,内层与Mo的接触层磁性也增大了6％。这主要是来自层间有反铁磁交换相互作用和结构畸变产生的结果。     

金属Ti热学性质第一原理研究

应用基于密度泛函与密度泛函微扰理论的平面波赝势方法计算一组不同晶格常数下六角密堆积(hcp)结构金属Ti的声子谱及相应的静态总能,由此得到不同晶格常数下的自由能,由准谐近似及自由能极小判据得到自由能与温度的关系,进而计算热膨胀系数、定容摩尔热容及定压摩尔热容与温度的关系,对热膨胀系数及定容摩尔热容的第一原理计算值与德拜理论计算值进行比较。结果表明:295 K下声子谱理论值与实验值除在[001]方向上的光学纵模有少量偏差外,其余部分符合得很好;hcp结构金属Ti有一定程度的各向异性热膨胀,沿c轴方向与a轴方向的热膨胀系数比值为1.5左右;热膨胀系数、定容摩尔热容及定压摩尔热容第一原理计算值在较宽的温度范围内与已有的实验数据相符;热膨胀系数的德拜理论值仅在室温以下温区与实验结果相符;定容摩尔热容的第一原理计算值与德拜理论值在中温区有少量偏差,在低温及高温区非常接近。     

The first-principles study on the doping effect of Re in Ni3Al

Using first-principles density function for molecules method （DMol） and discrete variational method （DVM） based on the density functional theory, we studied the doping effect of Re in Ni3Al. The structure relaxation and the alloying energy show that Re has a strong Al site preference and leads to the local deformation, which is in agreement with the experimental results and other theoretical results. In addition, the charge density difference and the bond order show that Re can strongly enhance the interatomic interaction between the nearest neighbor atoms. From the density of states and the Pauli spectrum, we find that resonance states and localized states are induced by doping Re, and the doped Re atom forms the hybridized bond with the nearest neighbor atoms.     

连接在块体电极之间的PTCDI系列分子体系的输运性质

通过采用密度泛函理论与非平衡格林函数的相结合的第一性原理方法,对四甲酰二亚胺系列分子PTCDI-Cn(n=0,6)的电荷输运性质进行了理论计算.在计算中,PTCDI-Cn(n=0,6)分子分别与Al,Li以及石墨烯3种块体电极组成三明治结构分子结.从电流-电压曲线可知PTCDI-C6分子结体系中出现了负微分电阻以及整流等输运性质.结合透射谱以及投影态密度,对其输运性质进行了相应的分析.计算结果表明这类PTCDI系列分子在将来的分子尺度器件中具有较大的应用价值.     

Bi_2Se_3、Bi_2Te_3和Sb_2Te_3的声子和热力学性质的第一性原理研究

基于第一性原理的密度泛函理论,在未考虑和考虑自旋-轨道耦合(SOC)的情况下分别优化拓扑绝缘体Bi2Se3、Bi2Te3和Sb2Te3的结构,计算它们的声子谱及热力学性质.基于广义梯度交换相关泛函及SOC效应,计算得到三种物质的声子频率比不考虑SOC时更吻合实验数据.最后计算出三种物质的赫尔姆赫兹自由能F,内能E,等体热容CV和熵S随温度的变化趋势.     

Al晶界中Ti杂质效应的第一性原理计算

基于局域密度泛函理论,对AlΣ9倾侧晶界中掺杂Ti后超晶胞原子和电子结构的变化用第一性原理的赝势方法进行了模拟计算,进而研究了Ti偏析对Al晶界的影响。计算结果表明,与纯Al晶界相比,引入杂质Ti后,超晶胞的晶界略有膨胀,晶界处的电子密度明显增加,Ti原子与Al原子间形成了较强的具有共价—金属混合性质的化学键,其脆化机制可归于"bond mobility model"。     

Sr3AlO4F晶体中掺杂Ba2+,Ca2+离子占据不同Sr2+格位倾向性的第一性原理研究

通过比较第一性原理计算总能量得出碱金属离子Ba2+和Ca2+取代占据氟氧化物晶体Sr3AlO4F中两种不同Sr格位时,Ba2+倾向占据10配位的Sr(1)位,而Ca2+倾向占据8配位的Sr(2)位,与实验分析结果一致.基于上述优化结构,通过键价求和计算和畸变指数分析,得出Sr3AlO4F中Sr(1)格位离子严重未饱和成键,倾向于被较大Ba2+离子取代占据;而Sr(2)格位离子略微过饱和成键,倾向于被较小Ca2+离子取代占据.