Cd3As2弹性模量和热力学性质模拟研究

利用第一性原理结合赝势平面波方法研究了立方(空间群:P4232, No.208)和四方(空间群:P42/nmcs, No.137)Cd_3As_2的晶体结构、状态方程、弹性常数.将晶胞能量-体积关系按Birch–Murnaghan状态方程拟合得到体弹模量及其对压强的一阶导数.另外,根据Voigt–Reuss–Hill关系预测了Cd_3As_2晶体的力学性质.最后,通过准谐德拜模型得到Cd_3As_2晶体在不同温度下的热膨胀系数、绝热体弹模量、晶胞体积和等体热容.     

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。     

Mn2+/ Eu3+共掺杂Zn2GeO4长余辉基质材料发光机理的研究

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,从理论角度研究了Mn2+/ Eu3+共掺杂对Zn2GeO4长余辉基质材料光学性能调制的机理. 根据相关文献实验结果,我们构建了Mn2+/ Eu3+共掺杂对Zn2GeO4晶体结构模型. 研究结果表明,Mn2+掺杂使Zn2GeO4晶体结构更加稳定,同时会引起晶体中的电荷离域化,从而使Mn2+离子成为发光中心;Eu离子在Zn2GeO4晶体以+3价存在,成为陷阱中心. 在此基础上,我们构建了Mn2+/ Eu3+共掺杂Zn2GeO4晶体长余辉发光机制模型.     

氮化铟(0001)干净和缺陷表面结构研究

利用第一原理研究了纤锌矿结构InN(0001)表面结构.用两种势(US-PP和PAW)对氮化铟晶格常数优化,用US-PP势计算值和实验值符合的更好.US-PP势总能计算表明氮吸附在InN(0001)面的(2×2)结构H3位最稳定,铟吸附在InN(0001)面的(1×2)结构T4位最稳定.InN(0001)表面容易形成铟层,氮空位很可能是造成n型InN的高载流子浓度的施主.     

铁的电子自旋相变对下地幔方镁铁矿光学性质的影响

本文采用第一性原理方法,计算了(Mg0.8125,Fe0.1875)O方镁铁矿理想晶体和含氧离子空位点缺陷晶体在下地幔压力范围内的光学性质.理想晶体吸收谱数据表明,与晶体场理论预测的结果一致,铁在高压下的电子自旋相变将导致方镁铁矿吸收光谱显著蓝移,从而使得近红外区域出现了透明的现象.然而,令人感兴趣的是,含空位缺陷晶体的结果与晶体场理论的结果有本质差别,却与实验观测一致:电子自旋相变将使得近红外区的吸收性显著增强.同时,含空位缺陷晶体的折射率结果显示,压力、波长以及电子自旋相变对下地幔方镁铁矿的折射率有较明显地影响.     

非磁性/磁性掺杂剂对SnO2体系的性能调控

本文通过第一性原理计算在GGA + U 框架下系统地研究了非磁性掺杂剂(Li)和磁性掺杂剂(V)以及相应的点缺陷(VO/VSn)掺杂SnO2基稀磁半导体(DMS)的稳定性、电子结构、键合性质、磁性以及光学性质. 计算得到的形成能结果表明, V元素单掺杂体系比Li元素单掺杂体系更稳定. 其中, VO存在的掺杂体系稳定性更高, 而VSn对掺杂体系的稳定性不利. 磁性分析表明, Li掺杂体系的磁矩大于V掺杂体系的磁矩. 当有点缺陷存在时, VSn的加入显著提高了掺杂体系的磁性, 而VO对非磁性金属元素/磁性金属元素掺杂体系的磁性影响不同：当VO存在于Li掺杂体系时, Li原子周围的O原子自旋极化减少, 因此导致磁矩降低;当V掺杂体系中有VO存在, 磁性不仅来源于V原子的自旋极化, 同时来源于VO周围的O原子的自旋极化,因此磁矩增大. 结合电子结构分析可知, Li掺杂体系的磁性是由O-p和Li-p轨道之间的双交换作用产生的, V掺杂体系的磁性是由O-p和V-d轨道之间的双交换作用产生的. 键合分析发现VO的存在可以提高两种金属掺杂体系键(Li-O和V-O)的共价性. 在可见光区域内, Sn15LiO32和Sn15VO32具有较高的光学透明度. 以上这些结果为非磁性金属元素(Li)和磁性金属元素(V)及相应的点缺陷(VO/VSn)掺杂SnO2在自旋电子器件中的应用提供了新的思路.     

Effects of C impurities on the elastic properties of NiAl intermetallics

The atomic configuration and ductility of Ni Al intermetallics affected by C impurity have been studied with a first-principles pseudo-potential method. The calculation results indicate that for the substitutional cases, C prefers to replace Ni other than Al in most of the cases except for the Ni-rich case. As compared with the interstitial cases, the C atom can be more easily occupy the Ni-rich octahedron position in both of the Ni-rich and Al-rich cases. The brittleness will be decreased and the ductility will be increased after the Ni Al intermetallics doped with the impurity C atom.     

高压下ZrB_2的结构和热力学性质的第一性原理计算

利用平面波赝势密度泛函理论计算了ZrB2的基本参数,包括晶格常数、体弹模量、体弹模量对压强的一阶导数,同时通过准谐德拜模型研究了ZrB2热力学性质,给出了不同压强和不同温度下的热容和德拜温度的计算值,发现热容随着压强增加而减小,德拜温度随压强增加而增加.     

MoTa合金点缺陷和迁移性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究了B2型MoTa合金三种缺陷(空位、反位缺陷和自间隙原子)的形成和迁移机制。根据能量最小观点,三种缺陷形成由难到易程度依次为:反位、空位缺陷和自间隙原子。在MoTa合金的六种迁移方式中,尽管[1-11]一步跳所需迁移能最低,但其迁移结果打破了系统局部有序性。[010]一步跳和[011]一步跳迁移结果保持了系统局部有序性,但需较高的迁移能。所以[010]一步跳和[011]一步跳将分别被[010]共面六步跳或[100]不共面六步跳和[011]共面六步跳所替代。