Th2BC2晶体结构和力学性质的第一性原理研究

目的 确定Th₂BC₂的晶体结构和力学性质。方法 采用基于粒子群优化算法的结构预测方法和基于密度泛函理论的第一性原理计算方法。结果 确定了亚稳态tI10-Th₂BC₂晶体结构,计算其与Th₂BC₂能量上最稳定的oC20-Th₂BC₂相的相变压力为2.6 GPa。研究了oC20-Th₂BC₂和tI10-Th₂BC₂的弹性常数,据此计算了其杨氏模量和剪切模量的各向异性。结论 数值结果表明Th₂BC₂中链状和线状B-C共价键导致其杨氏模量和剪切模量较大的各向异性。     

复合多铁材料0.2NiFe2O4/0.8BaTiO3的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶与固相反应相结合的方法制备0.2NiFe2O4/0.8BaTiO3复合多铁材料.X射线衍射结果表明,铁电相与铁磁相共存.扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌进行了分析.扫描电子显微镜结果表明材料内部是异质结构的,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)结果分析复合材料由NiFe2O4和BaTiO3两相构成,并且两相之间存在明显的界面.电滞回线表明,样品具有铁电性,但存在着一定的漏电.利用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁性能进行了测量,由于NiFe2O4的存在,样品具有磁性.     

Fe3/Cr3超晶格电子结构和磁性的第一性原理研究

采用基于第一性原理的全势线性缀加平面波方法(FLAPW), 计算了超晶格Fe₃/Cr₃的电子结构, 研究了该体系在铁磁耦合与反铁磁耦合两种状态下的磁矩分布和能态密度. 结果表明铁磁耦合状态是基态.     

反铁磁CrS2到铁磁MoSe2/CrS2磁性转变研究

通过第一性原理研究了二维单层CrS₂与双层CrS₂/MoSe₂体系的原子结构和磁性结构.利用广义布洛赫条件计算了自旋螺旋的能量与自旋螺旋波矢之间的色散关系E(q),并通过海森堡模型拟合该曲线,分别得到了单层CrS₂体系和CrS₂/MoSe₂双层体系的多近邻海森堡作用(HBI)参数J1–J6.然后通过拟合得到的HBI参数作出全布里渊区的E(q).研究发现,非磁性单层MoSe₂与单层CrS₂形成异质结后改变了单层CrS₂的磁性结构,使其从层内反铁磁排布转变成层内铁磁排布.MoSe₂层使得Cr原子的态密度更延展,并且CrS₂/MoSe₂中电子气从金属性的CrS₂转移到半导体的MoSe₂中,这导致CrS₂中反铁磁作用的RKKY相互作用的减小,最终使得CrS₂/MoSe₂呈现铁磁性.本文为更好地探索二维磁性材料的各种相互作用机制,如双交换、超交换和RKKY交换,设计、寻找高居里温度磁性材料和分析各种二维磁性体系奠定了一定的基础.     

RAgSb2金属间化合物的第一性原理研究

本文从理论计算的角度研究RAgSb_2(R=La-Sm,Gd-Er)合金的部分物理性质,为解释这些化合物的奇特物理性质提供理论依据。采用第一性原理计算方法研究RAgSb_2化合物的结构、机械性能、声子以及热力学性质。根据Birch-Murnagha方程拟合结果,发现LaAgSb_2无磁性,其余合金均表现磁有序,其中除了CeAgSb_2和GdAgSb_2外,其余的RAgSb_2合金的反铁磁态能量低于铁磁态。这些化合物的结合能计算数值均为负值,说明它们具有稳定的结构。而弹性模量的计算结果表明这些化合物具有稳定的机械性能。根据泊松比和B/G值,可以证实GdAgSb_2合金和TbAgSb_2合金具有韧性,而其余的合金表现为脆性。声子谱的计算结果显示这些合金具有稳定的热力学性质,其热容CV随着温度的升高,在低温下急剧增加并与T~3成正比,在较高温度下缓慢增加并趋向于Dulong-Petit极限,高温下的热容接近47.5cal·cell~(-1)·K~(-1)。     

掺杂元素在CuYO2作用机理的第一性原理研究

利用P型透明导电氧化物CuYO2实现全透明光电材料是目前深入研究的热点,其中的关键问题是如何通过掺杂改善CuYO2的性能。文中利用基于第一性原理的广义梯度近似方法研究Ⅱ族和Ⅳ族掺杂元素在CuYO2的作用机理。结果表明,Ⅱ族元素对Y原子的替位掺杂能改善材料CuYO2的P型导电性能,其中Mg元素的掺杂还不会引起材料内部的晶格变化,Ⅳ族元素的掺杂对CuYO2材料的导电性能改善作用不大。文中从微观角度分析CuYO2材料的掺杂机理,其结果将对设计理想的P型和N型透明导电材料CuYO2有着重要的指导意义。     

MgH2的结构与热力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法计算了四角形MgH2的电子结构,通过准谐德拜模型研究了MgH2在压强为0～100 GPa,温度为0～600 K范围内的热力学性质。研究得到了MgH2零温零压下的平衡体积V、晶格常数、带隙,以及体弹模量B0、摩尔定压热容Cp,m、熵S、德拜温度Θ、体膨胀系数α随温度和压强的变化关系。     

Si掺杂金红石TiO2光学特性的第一性原理研究

TiO2是一种重要的n型金属氧化物半导体功能材料。近年来的实验与理论研究表明,运用杂质掺入来减小TiO2禁带宽度是提高其活性的一种有效办法。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法,从理论上研究了Si掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学特性。通过能带结构、态密度及电荷布居的分析发现,Si原子的引入使Si-Ti的键长发生明显的变化,近邻氧原子有靠近硅原子的趋势而近邻钛原子有远离硅原子的趋势。半导体禁带宽度没有明显变化,但是禁带中产生了一个杂质能级,该杂质能级主要是由Si的3p电子和Ti的3d电子杂化引起的。因此,Si掺杂能使材料的宏观特性表现为电子激发能量减小,材料活性增强,响应可见光范围达到480nm左右。     

多铁性La0.7Sr0.3MnO3/PMN-PT复合薄膜的制备及表征

采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了La0.7Sr0.3MnO3/PMN-PT(LSMO/PMN-PT)复合薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、铁电性能综合测试仪、振动样品磁强计(VSM)对样品的结构、表面形貌以及铁电性能、磁性进行了分析.结果表明,LSMO/PMN–PT复合薄膜750℃退火处理后,所有X射线衍射峰均为样品特征峰,无扩散现象,没有新相生成;薄膜表面平整、致密、颗粒分布均匀;复合薄膜表现出了明显的铁电和铁磁性能.     

TiH2储氢材料的第一性原理研究

本文通过第一性原理研究了钛氢化合物的电子结构,高压结构相变性质,文中系统的探讨了TiH2的三个结构:面心立方结构,体心四方结构,正交PbCl2结构,计算得到体心四方结构是TiH2的基态稳定相,预测了TiH2的新相:正交PbCl2结构,而且计算了从体心四方到正交PbCl2结构的相变压力约为55GPa。     

Sr2Mn2CuAs2O2的第一性原理计算研究

基于第一性原理计算,研究了3种不同结构的同组分物质Sr2Mn2CuAs2O2的电子能带结构及物质总能量,并探讨了Sr2Mn2CuAs2O2可能的最稳定结构.结果表明,3种不同结构的Sr2Mn2CuAs2O2材料均表现出金属性,且主要是具有Mn原子的层状结构起导电作用.其中同时含有CuO2层面与Mn2As2四面体层,并具...     

3 C-SiC电子结构和铁磁性的第一性原理研究

基于第一性原理计算的方法,研究了3C-SiC中缺陷的磁学性质。结果表明,-1价和-2价的硅空位可分别引入3μB 和2μB 的磁矩,而中性的硅空位却不能引入自发的自旋极化。由于缺陷波函数的扩展性,-2价的硅空位间在距离0.8616 nm时仍然是长程铁磁耦合的,但-1价的硅空位间是反铁磁耦合,因而该种缺陷对磁性没有贡献。     

TiO_2电子结构的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的赝势方法对锐钛矿、金红石和萤石结构的TiO2进行模拟,研究了锐钛矿结构、金红石结构和萤石结构TiO2的基本性质参数,包括晶格常数、体弹模量B0和体弹模量对压强的一阶导数B0′。对模型进行结构优化后,应用第一性原理方法比较分析了三种晶型TiO2的电子结构,研究了其能带和态密度的分布情况,得出TiO2的价带主要是由O的2p态贡献的,导带主要是由Ti的3d态贡献的。得到三种晶型的禁带宽度,其中萤石结构的禁带宽度远小于金红石结构和锐钛矿结构,可以预计萤石TiO2光谱的吸收范围扩大,光催化性能会相应有所提高。     

锐钛矿型TiO_2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究.本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况.分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2.6 eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0.25 eV的杂质能级.结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是p型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质.     

磁性纳米TiO2粉体的制备

使用自制的高强度机械搅拌反应器,通过两种不同的方案制备了磁性纳米TiO2粉体.通过X射线衍射图谱对其晶体结构进行分析,透射电镜观测纳米粒子的粒径和分散性,VSM图比较它们的磁性能.结果表明:在本实验条件下,将Fe3O4混合于氨水溶液中,与TiCl4溶液反应后通过冷冻干燥的方法得到的磁性纳米TiO2粉体纯度高,粉体分散性好,粒径分布范围窄,并且具有较好的超顺磁性.     

NaxCoO2热电性质的第一性原理研究

热电材料能够进行热能与电能的直接转化,对其进行理论研究对实际应用具有指导意义.NaxCoO2是一种新型的热电功能材料,近年来逐渐成为研究的热点.本文在基于密度泛函理论的第一性原理电子结构研究的基础上,利用恒定弛豫时间近似条件下的线性波尔兹曼方程研究了这种材料体系的热电性质,得出了其热电功率在确定温度下作为Na原子含量的函数.     

高压下MgB2的电子结构的第一性原理计算

我们利用基于密度泛函理论框架下的广义梯度近似,结合全势(线性)缀加平面波方法,研究了高压下MgB2的电子结构,得到了几种压强下MgB2的电子能带结构.发现在Г点б带和π带随着压强的增大逐渐靠拢;体积的减小使价带带宽增大,而c/a的减小对这一变化没有贡献.     

锐钛矿型TiO2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况。分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2．6eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0．25eV的杂质能级。结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是P型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质。     

基于第一性原理计算ReB2的点阵动力学

为了研究新型超硬材料ReB2的低温超导特性,利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算,研究了过渡金属化合物ReB2的点阵动力学性质,并分析了不同原子对电声耦合作用的贡献.计算结果表明,对于相同原子振动模式的频率,沿c方向振动的频率总是大于在a-b平面内振动的频率.轻原子B对电声耦合作用的贡献最大,而总的电声耦合...     

B2-CuRE物理性质的第一性原理计算

【目的】对17个B2-CuRE的热力学性质、力学性质、电子结构特性以及相关的热物理性质进行研究,为材料的设计和开发提供参考。【方法】利用基于密度泛函的第一性原理计算B2-CuRE(RE=Sc,Y,La-Lu)的能量、弹性常数以及电子结构特性。【结果】计算获得的晶格常数、形成焓、体积模量以及弹性常数和实验值吻合,高的B/G比表明B2-CuRE具有很好的延性。【结论】电子结构的计算可以阐明B2-CuRE的成键机制。B2-CuRE具有很好的延性。