Ni掺杂AlN铁磁性的第一性原理研究

采用密度泛函理论(DFT)的总体能量的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),对Ni掺杂AlN32原子超原胞体系分别进行了几何结构优化,计算和分析了Ni掺杂AlN的结构、能带、电子态密度、集居数及体系总能.结果表明,Ni掺杂AlN会产生自旋极化,能带结构显示6.25%Ni掺杂AlN呈现半金属性质,有铁磁性,铁磁性可以用Ni和相邻的N之间的p-d杂化机制来解释.Ni掺杂的AlN应该是一种有应用前景的稀磁半导体DMS.     

B、N掺杂对单层SnO磁性影响的第一性原理研究

采用自旋极化密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了非金属元素B或N替位掺杂对单层SnO电子结构和磁学性质的影响.计算结果表明,B或N原子掺杂单层SnO可以诱导出磁性,磁矩分别为0.84μB,0.44μB.在B-SnO掺杂体系中,磁矩主要来源于B-2p轨道和与之近邻的Sn-5p轨道.在N-SnO掺杂体系中,磁性主要来源于Sn-5p、O-2p和N-2p轨道.进一步研究两个B或两个N原子掺杂单层SnO的磁耦合发现,双B原子掺杂SnO超原胞的C1构型最为稳定,双N原子掺杂SnO超原胞的C4构型最为稳定,且都呈现出顺磁性.形成能计算表明,富Sn条件下更易于实现双原子掺杂.     

过渡金属掺杂对γ′-Fe_4N的热稳定性和磁性的影响

利用第一性原理密度泛函理论,对不同过渡金属M(M=Mn,Co,Ni)掺杂γ′-Fe4N的结构进行焓值计算.结果表明:以MnFe3N/Fe2,CoFe3N/Fe2和NiFe3N/Fe1为掺杂结构的能量最稳定,且均呈铁磁性;掺杂过渡金属元素的原子序数越小,体系的能量越低,材料的结构越稳定;随着压强的增加,掺杂元素替代面心不等价Fe位可有效减小压强对材料磁性的影响,使材料在更大压强区间内保持强铁磁性,衰减速率相对较低.     

钒氮和钒铝共掺杂ZnO电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的超软赝势法(USPP)并选择GGA-PW91交换关联势对V掺杂、(VN)共掺杂和(VAl)共掺杂ZnO进行了几何结构优化及最稳定结构的电子结构和差分电子密度计算.V掺杂、(VN)共掺杂和(VAl)共掺杂不同程度地影响了ZnO晶格常数,V掺杂ZnO表现铁磁性,(VN)共掺杂对体系铁磁稳定性没有改善作用,而(VAl)共掺杂由于电子载流子在双交换机制中起到了媒介作用使基体的铁磁性更稳定.     

面心立方金属对称和非对称方向的声子谱

依据晶格动力学理论,采用改进分析型嵌入原子法(Modified Analytic Embedded AtomMethod,MAEAM),沿Brillouin区中的4个对称方向和4个非对称方向,计算了面心立方金属Al、Ni、Rh、Ir、Pd、Pt、Pb的声子谱.结果表明,除Rh、Ir和Pb误差稍大外,其余理论计算结果与实验符合很好,预示着非对称方向计算值的正确性.同时表明MAEAM能够用来描述面心立方(FaceCenter Cubic,FCC)金属晶体原子间的多体相互作用,但是还需要改进和提高.沿着相同方向,FCC金属的声子谱曲线相似,频率依次沿Al、Ni、Rh、Ir、Pd、Pt、Pb的顺序降低,这是由于它们的原子质量与结合能的比值依次降低的缘故.     

Ti,Mn,Fe掺杂的GaN纳米管的电子结构及磁学性质

采用基于自旋极化密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA)研究了3d过渡金属(TM=Ti,Mn,Fe)掺杂的zigzag型单壁GaN纳米管的电子结构及磁学性质.结果表明,Ti,Mn掺杂的GaN纳米管呈现反铁磁性,而Fe掺杂的单壁GaN纳米管则表现出铁磁性.同时从态密度的分析可以看出,过渡金属的3d电子与跟它最近邻的N原子的2p电子具有强烈的杂化作用,这是体系具有磁性的原因.     

Ag替代Pd的含Ce化合物的制备及表征

在反铁磁性近藤化合物CePdAl3的Pd位置，用Ag进行替代，制备了Ce(Pd1-xAgx)2Al3化合物，并用X线衍射方法对样品进行表征，计算得到了样品的晶格常数和晶胞体积。     

掺杂Pt/Pd石墨烯体系的气体吸附性

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算分析了Pt/Pd 2种过渡金属元素掺杂的石墨烯吸附O2和CO体系的原子和电子结构,对本征石墨烯和掺杂后石墨烯体系吸附气体的吸附能、电荷转移、能带结构和电子态密度进行分析对比.由掺杂前后的结果分析发现,本征石墨烯吸附气体时的吸附能与电荷转移都较小,Pt/Pd原子的掺杂使吸附体系的吸附能和电荷转移显著增大.由于基态Pt原子核外电子d轨道未满,费米能级附近电子态密度较高,而Pd原子核外电子d轨道全满,掺杂Pt原子的石墨烯体系吸附能、电荷转移都比掺杂Pd原子的石墨烯体系大,掺杂Pt原子改善石墨烯气敏性能.     

4d过渡金属在L10-TiAl中占位的第一原理研究

采用第一原理赝势平面波方法研究了TiAl-X(X为4d过渡金属)超胞合金体系的几何、能量与电子结构。通过对Ti7Al8X与Ti8Al7X超胞的合金形成能的计算、比较与分析发现:合金化元素的外层电子数,特别是外层的d电子数对其在L10-TiAl合金中的占位有非常明显的影响,d电子数较少的前过渡金属Y,Zr,Nb和Mo主要优先占据Ti原子位,而d电子数较多甚至是满d壳层的Rh,Pd,Ag和Cd则主要优先占据Al原子位。而介于这两种情况中间的Tc和Ru合金化元素,表现出微弱的趋势,分别偏重占据Ti原子位和Al原子位。通过合金化元素价电子态密度图的变化,较好地解释了4d过渡金属在L10-TiAl合金中的占位规律。     

N掺杂SiC薄膜的制备及磁有序

采用磁控溅射技术制备了N掺杂SiC薄膜,利用X线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、物理特性测试系统对薄膜成分、结构、磁性进行了表征.结果表明,N掺杂SiC薄膜具有室温铁磁性,N掺杂含量对薄膜的室温铁磁性具有很大的影响,薄膜室温铁磁性可能是由于N替代C来控制Si空位缺陷的电荷态和自旋极化产生的.     

(Fe,N)双掺杂MgF2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)平面波超软赝势方法并选择GGA+ PBE相关泛函理论,计算并对比了纯MgF2晶体、Fe掺杂MgF2晶体、N掺杂MgFz晶体和(Fe,N)不同位置双掺杂MgF2晶体的晶体结构、电子结构以及吸收光谱.研究了不同替位掺杂方式对MgF2光催化活性的影响,并在此基础上给出了掺杂后离子之间的协同作用机理.结果表明:Fe和N近邻双掺杂在可见光范围内的光吸收效率较非近邻更强,为(Fe,N)双掺杂调制的较佳方式.     

d~0铁磁性的最新进展

随着"d0铁磁性"的提出,多种类型的"d0"氧化物铁磁性半导体被相继报道,包括d0金属掺杂的氧化物半导体、未掺杂的氧化物半导体、及最近发现的轻元素(如C、N、P)掺杂的氧化物半导体。实验及理论计算结果都一致认为铁磁性跟缺陷密切相关,但具体是那一种缺陷理论和实验上存在分歧,缺陷与铁磁性本质的联系一直未有定论,这将应该是理论和实验下一步的研究内容。     

Pd掺杂CeO_2团簇活化甲烷C—H的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算了甲烷在Pd掺杂的CeO_2团簇(PdCeO_4~(2-)和PdCe_2O_6~(2-))上的活化情况.计算结果表明:Pd掺杂使CeO_2团簇活化甲烷的能力增强;单重态Pd掺杂CeO_2团簇活化C—H的能力总体上强于三重态团簇,而且团簇的构型和自旋多重度对反应能垒的影响较大;单重态团簇活化甲烷时反应过渡态为Ce(Pd)、O、H、C四中心结构,遵循四中心加成机理,最优活性位是在六元环团簇PdCe_2O_6~(2-)-A(S)的Pd—O(B2)位点,活化能垒仅为39.2kJ/mol;而三重态团簇活化甲烷时遵循氢摘除机理,过渡态由C、O、H三原子构成.此外,电荷分布和前线轨道分析结果表明,Pd掺杂CeO_2团簇活化甲烷时电子由团簇流向甲烷.     

掺Ni的AlN薄膜稀磁半导体的制备及磁性研究

采用射频磁控溅射的方法制备掺Ni的AlN薄膜Al1-xNixN(x=0.021、0.047、0.064、0.082),薄膜样品沿AlN(100)晶向生长.利用振动样品磁强计研究其磁性能,发现样品在室温下均具有铁磁性,随Ni掺杂量的增加,饱和磁矩先减小后增大,最大矫顽力达104Oe.结合X线光电子能谱分析,推断掺杂Ni原子进入AlN晶格取代了Al的位置,样品的铁磁性可以用Ni与相邻N原子之间的p-d杂化机制来解释.     

Cu/Al共掺ZnO光学性质的第一性原理计算

利用Material Studio2017软件中基于密度泛函理论的CASTEP模块,仿真建立2×2×2的ZnO超晶胞,在相同情况下用不同比例的Cu/Al(Cu-Al、2Cu-Al和Cu-2Al)替换超晶胞中的Zn原子,得到Zn1-x-y Cux Aly O体系,对本征ZnO和各掺杂体系ZnO的电子结构和光学性质进行了第...     

苯并咪唑聚合物树脂吸附分离Pd(Ⅱ)

将2-巯基苯并咪唑杂环化合物接枝到氯球聚合物基体上,制备了苯并咪唑聚合物树脂(PS-MBI)吸附剂,用于氯化介质中选择性回收Pd(Ⅱ);研究优化吸附分离参数,探讨了吸附分离机理.研究结果表明,在0.1 mol·L~(-1)的盐酸水溶液中,PS-MBI对Pd(Ⅱ)有较佳的吸附效果,最大吸附容量为138.8 mg·g~(-1),PS-MBI可从Pd(Ⅱ),Pt(Ⅳ),Rh(Ⅲ),Cu~(2+),Ni~(2+),Fe~(3+),和Zn~(2+)的混合溶液中分离Pd(Ⅱ),一步即可完成金属混合溶液中钯的分离,分离系数β(Pd/M)(M:Pt,Rh,Cu,Ni,Fe,Zn)均高于1.0×10~3;PS-MBI具有良好的重复使用性能,经3次吸附-洗脱循环,PS-MBI吸附Pd(Ⅱ)的回收率仍高于92.0%. FT-IR和XPS分析表明:PS-MBI吸附Pd(Ⅱ)为配位机理,Pd(Ⅱ)通过与咪唑环上N原子形成配位键,实现其与金属离子混合溶液的分离.     

Fe掺杂SiC纳米管的电子结构和磁性

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,在局域自旋密度近似下,系统研究了Fe掺杂SiC纳米管电子结构和磁性.计算结果显示用Fe替代C时SiC纳米管显示反铁磁性,而Fe替代Si却出现铁磁性特征,是一种半金属磁性材料.形成能计算结果显示铁磁性结构比反铁磁性结构低3.2eV,Fe原子更容易替代Si原子,两种掺杂的基态都诱发了自旋极化现象.同时,掺杂的Fe原子都向管外发生了一定的弛豫,Fe替代C掺杂发生了较大的几何畸变,但掺杂并未破坏SiC纳米管整体几何结构.能带结构和态密度计算显示在费米能级附近出现了更多弥散的能级分布,特别是Fe替代Si出现了明显的自旋劈裂现象,发生了强烈的p-d杂化效应,自旋电子态密度的计算结果揭示磁矩主要来源于Fe原子未成对3d电子的贡献.这些结果表明过渡金属掺杂SiC纳米管也许是一种很有前途的磁性材料.     

用遗传算法研究复合团簇(Ag) (Rh) 的基态能和结构

应用遗传算法并结合紧束缚二级矩近似势对复合团簇(Ag) (Rh) 的基态能和基态结构进行了研究，计算结果显示：随着Rh原子掺杂比例的增大，复合团簇(Ag) (Rh) 的基态能量呈现上升趋势，并且其基态结构都是二十面体基础上的微扰。     

Zn_(0.93)Co_(0.07)O纳米薄膜材料的磁性机制研究

采用磁控溅射方法制备了氮掺杂的Zn0.93Co0.07O系列和Al掺杂的Zn0.93Co0.07O薄膜样品,系统研究了样品的结构、形貌及磁学性能,讨论了样品中铁磁性的产生机制.实验结果表明:所制备的薄膜样品均为单一的纤锌矿结构,没有检测到其他物相.薄膜的表面生长均匀,并观测到清晰的磁畴结构.磁性测量结果表明所有的样品均呈现室温铁磁性,样品的饱和磁化强度随着Al含量的增加而增加,随着氮含量的增加而降低.我们认为在Co掺杂的ZnO稀磁半导体中,铁磁性相互作用是通过电子作为载流子来传递的.     

Na_xCo_2O_4热电材料的研究进展

介绍了NaxCo2O4氧化物热电材料的基本结构和热电性能,论述了NaxCo2O4热电材料的研究进展,并对NaxCo2O4材料的Na位掺杂(掺入K,Sr,Y,Nd,Sm,Yb,Ca,Ag)和Co位掺杂(掺入Ti,Rh,Pd,Pb,Mn,Ru)进行了评述·不同元素对Na位和Co位的掺杂效果的影响是不同的,但可以看出NaxCo2O4热电材料的掺杂研究有着非常好的研究价值和应用前景·