硅烯电极材料的第一性原理计算

用第一性原理计算硅烯在N和S原子共掺杂时的能带及电子态密度, 并研究硅烯量子电容与不同掺杂构型间的关系. 结果表明: 引入N/S和N/B共掺杂原子可导致Fermi能级处产生局域态; 在-0.6~0.6 V内, 用NSS,NS,NBB,NNB和NB掺杂硅烯的量子电容均增加, 其中NSS掺杂单空位硅烯在Fermi能级附近, 其量子电容为43.9 μF/cm2, 量子电容增加明显.     

掺杂黑磷烯吸附铬离子的第一性原理计算

为了降低有害金属铬离子(Cr²⁺)对水体的污染,应用密度泛函理论研究了黑磷烯对铬离子的吸附行为。以纯净、硼(B)掺杂、硅(Si)掺杂、硫(S)掺杂的4种黑磷烯体系为研究对象,探究了掺杂对黑磷烯吸附Cr²⁺行为的影响,目的是想通过掺杂来提高黑磷烯对Cr²⁺的吸附能力,得到理想的吸附材料。对纯净、B掺杂、Si掺杂、S掺杂的4种黑磷烯及其吸附Cr²⁺体系进行了结构优化,优化后的结果表明：Cr²⁺在纯净和掺杂黑磷烯上的稳定吸附位置均是褶皱六边形顶部的空心位置。吸附能、态密度、电荷转移、键级的计算结果表明：纯净的黑磷烯对Cr²⁺有吸附作用,掺杂S可以有效提高黑磷烯对Cr²⁺的吸附能力,增强黑磷烯与Cr²⁺之间的共价键和离子键作用。综上,S掺杂的黑磷烯可以用作Cr²⁺的吸附材料。     

Fe、Co、Ni掺杂磷烯的第一性原理研究

本文基于第一性原理研究了Fe、Co、Ni在P位吸附和掺杂磷烯的稳定性、能带结构、态密度以及差分电荷密度分布.结果表明:在吸附体系中,Co在P位的吸附的稳定性强于Fe、Ni吸附体系;在掺杂体系中,Fe、Co、Ni在P位掺杂的的稳定性较强的是Ni掺杂体系.Fe、Co、Ni在P位吸附磷烯,可以较好的调控能带结构,从而得到可控性能的半导体材料.在P位掺杂Fe、Co、Ni原子的带隙值分别为0.52、0.56和0.4eV.在Fe、Co、Ni掺杂位点上,近邻的两个磷原子周围出现了电子聚集的现象;原因在于Fe、Co、Ni的4s轨道上都有两电子,而非金属的磷原子较容易得到电子.     

Cu, Ag, Au掺杂磷烯的第一性原理研究

本文研究了Cu、Ag、Au在P位掺杂磷烯的几何结构、稳定性、能带结构和态密度,得到以下结果:几何结构畸变率最大的是Au原子掺杂的磷烯结构,但Cu掺杂磷烯结构的稳定性强于Ag、Au掺杂的磷烯体系;磷烯的能带结构可以通过掺杂Cu、Ag、Au金属原子进行调控;磷烯掺杂体系中都出现了两条杂质能级,一条施主能级和一条受主能级,杂质能级的出现增加了体系的导电能力.     

石墨烯吸附有机分子硝基苯性质的第一性原理研究

基于量子力学的第一性原理,我们计算了石墨烯吸附有机分子硝基苯的特性.在吸附体系中,吸附分子平面平行于石墨烯衬底时吸附能最大,同时此吸附导致衬底晶格微弱的膨胀.吸附分子平面垂直石墨烯吸附时,吸附能较小,且衬底晶格有微弱的收缩.由于硝基和石墨烯之间较强的相互作用,吸附结构的能带中出现明显的掺杂态.这说明了石墨烯可以作为有机分子硝基苯的化学传感器件之一.     

二维锑烯电子结构与光学性质的第一性原理研究

二维锑烯具有石墨烯、BP、MoS2等典型二维材料相似的优越物理化学性质,在纳米光电子、生物医学等诸多领域展现了良好的应用前景,吸引了科学界的广泛关注.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对少层锑烯的晶体结构、电子结构以及光学性能进行了系统研究.计算结果表明:随着层数增加,二维锑烯由半导体向导体过渡,材料的极化能力越来越强,静介电常数也越来越大,介电函数的虚部曲线随能量的变化,发生红移,峰值越来越大,锑烯的反射系数也越来越大.吸收曲线与介电函数虚部曲线相对应,随着层数的增加,也出现红移现象,对于长波段的光,层数越少,吸收越差,但对于紫外区域,均具有较好的吸收.这有助于我们全面地了解二维锑烯纳米片的物理性能,为其在光电材料和器件中的应用研究提供更多的理论依据.     

用第一性原理计算硅单空位缺陷

采用分子动力学模型及共轭梯度,并在局域密度挖下,用密度泛函的方法从头计算了硅单晶的晶格常数、单空位缺陷能等。计算结果表明,在硅单晶中,单空位邻近的硅原子会发一弛豫,使对称性下降;两个单空位有可能形成一个双空位。     

表面缺陷对氧在InN(0001)上吸附的第一原理研究

研究了氧在InN(0001)面的吸附结构.结果表明,吸附能随着氧覆盖度的增加而减小,0.25 MLs氧吸附在InN(0001)-(2×2)衬底上的H3位是最稳定的吸附结构.对不同的表面缺陷,氧占据氮位比较稳定.氧的掺入很可能是造成InN的高载流子浓度和带隙变化的重要原因.     

N掺杂p-型ZnSe电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理全电子势线性缀加平面波方法(FPLAPW),对N掺杂ZnSe晶体的几何结构进行了优化,从理论上给出了N掺杂ZnSe晶体结构参数并对中心Zn原子近邻和次近邻位N掺杂前后总态密度及分态密度进行了对比分析,讨论了不同Se位N掺杂对ZnSe晶体性能的影响,在次近邻掺杂中,晶体表现出更为优良的半导体性质.     

掺杂对双层黑磷烯磁性及其吸附钠的影响

采用第一性原理计算方法研究B、C、N、O、F、Al、Si和S替位掺杂对双层黑磷烯磁性及其吸附钠原子能力的影响.结果显示,O和F较易掺入黑磷烯;O、S、C、Si和F掺杂可诱导黑磷烯的磁性;S、C、Si和F掺杂导致黑磷烯由半导体性转为金属性,而B、N、O和Al掺杂只减小其带隙未改变其半导体性;杂元素的掺入可增强黑磷烯对钠的吸附能力.研究表明合适的杂元素掺入可有效调控黑磷烯的磁性和带隙宽度,提升其吸附钠的能力.     

N-S共掺ZnO的第一性原理研究

通过第一性原理方法计算了未掺杂、N单掺和N-S共掺ZnO的电子结构。对态密度的计算发现，N单掺时会在价带顶费米能级附近形成一个局域性很强的能级，N-S共掺后N的局域性减弱，费米能级更加深入价带导致空穴浓度增加；对有效质量的计算发现，共掺时的有效质量较单掺时减小。计算结果表明，N-S共掺相对于N单掺有利于形成p型ZnO。     

Zr掺杂CeO_2体系的电子结构与催化特性的第一性原理研究

目前,用于净化汽车废气的主要材料是三元催化剂(TWC),它可以同时去除汽车尾气中的CO, 碳氢化合物(CH)和氮氧化合物(NOx)这3种主要的有害气体.为了对汽车尾气进行更彻底地净化,寻找高活性和高稳定性的三元催化剂已成为近年来国内外研究的热点.     

掺杂CeO2光学性质和电子结构的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理对CeO2进行掺杂改性研究.通过计算未掺杂及不同掺杂情况下CeO2的几何晶体结构、能带和态密度、光学吸收谱.比较发现Fe和N元素单掺杂以及共掺杂后,晶胞都发生了畸变,体积变大;三种情况的掺杂后,导带均下移,导带变宽,密度减小;每种掺杂情况的光吸收曲线都比未掺杂的曲线高,都可以提高Ce...     

β12硼烯纳米带的结构和电子性质

采用第一性原理计算考察β₁₂硼烯纳米带(BNRs)的结构和电子性质. 结果表明: 不同宽度、 不同切割方向的BNRs均具有金属性, 且BNRs的稳定性随宽度的增加而增加; 用H原子钝化BNRs边界顶点的B原子, 多数BNRs呈金属性, 少数BNRs呈半导体性.     

硼/磷掺杂单壁碳纳米管电子结构的第一性原理计算

利用第一性原理电子结构计算方法,基于密度函数理论(DFT),研究了硼(B)/磷(P)掺杂单壁碳纳米管.有无外电场时的总能量,Mayer键级,能带结构和态密度被计算.结果表明有电场时B/P掺杂单壁碳纳米管比无电场时更稳定.B/P掺杂单壁碳纳米管有特殊的能带结构,非常不同于B/N掺杂碳纳米管;由于硼/磷掺杂打破了单壁碳纳米管的对称结构,使得金属型碳纳米管被转换为半导体型.B/P掺杂单壁碳纳米管中的成键方式被详细研究.     

磷掺杂半导体单壁碳纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺磷(P)单壁碳纳米管(SWCNT)的电子结构性质.结果表明,引入掺杂原子可显著改变SWCNT费米能级附近的能带结构,掺杂SWCNT的电子态密度(DOS)向低能端移动,其最高分子占据轨道(HOMO)与最低分子非占据轨道(LUMO)间的能隙减小,掺杂的磷原子比碳原子多出的电子更容易从价带向导带跃迁.     

La掺杂YB6的电子结构与光学性能的第一性原理研究

为了探究掺杂对材料光学性能的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理的平面波赝势方法研究313 K时YB6、La0.125Y0.875B6、La0.250Y0.750B6的电子结构、能带结构和光学性能。结果表明,La替换Y原子掺杂YB6使总态密度和能带结构能量下降,随着YB6中La掺杂量增加至25%时,材料会明显降低对近红外线的反射率和吸收系数,反而增加透过性。     

氧离子导体β-La2Mo2O9结构性质的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了β-La2Mo2O9结构性质.研究发现结构中Mo和周围的O形成MoO4或MoO5两种形式的多面体，La则形成LaO8和LaO7多面体.O(1)、O(2)、O(3)三种氧位置的占有率分别为100％、91.7％和25％，与实验相符.对Mo-O(1)键长分析表明，在MoO4和MoO5两种多面体中Mo-O(1)键长劈裂成两种键长形式.所有结构组态可通过P213空间群的相应操作而互相转换，显示结构具有P213空间群的对称性.模拟结果可能是β-La2Mo2O9结构在空间的局域或者本征极小结构.     

氧离子导体β-La2Mo2O9结构性质的第一性原理研究

采用第一性原理方法研究了β-La_2Mo_2O_9结构性质.研究发现结构中Mo和周围的O形成MoO_4或MoO_5两种形式的多面体,La则形成LaO_8和LaO_7多面体.O(1)、O(2)、O(3)三种氧位置的占有率分别为100%、91.7%和25%,与实验相符.对Mo-O(1)键长分析表明,在MoO_4和MoO_5两种多面体中Mo-O(1)键长劈裂成两种键长形式.所有结构组态可通过P2_13空间群的相应操作而互相转换,显示结构具有P2_13空间群的对称性.模拟结果可能是β-La_2Mo_2O_9结构在空间的局域或者本征极小结构.     

C掺杂锐钛矿TiO2电子结构和光学性质的第一性原理计算

基于第一性原理,计算了碳掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质.计算结果表明,纯TiO2的晶格参数与实验值以及其它的理论结果符合的很好;碳掺杂TiO2的带隙间出现了三个孤立的非纯态;掺杂TiO2的带隙和结构参数随着掺杂碳的含量和分布方式变化;碳掺杂TiO2可以吸收波长更长的太阳光,有助于提高TiO2的可见光催化活性.