LaMnO_3的电子结构研究

采用密度泛函对LaMnO3超晶格的电子结构进行了计算.计算结果表明Jahn-Teller畸变对LaMnO3反铁磁基态的获得至关重要,这与理论预期相一致.然而,eg轨道和t2g轨道能级的分离则主要取决于锰氧八面体的倾斜,而不依赖于材料中是否存在Jahn-Teller畸变.     

内掺金属富勒烯Ti2@C80几何结构和电子结构计算研究

采用密度泛函理论方法对内掺金属富勒烯Ti2@C80的几何结构和电子结构进行了计算研究.分别在,Ih_C80笼内8个不同位置和D5h_C80笼内5个不同位置掺入2个Ti原子,形成Ti2@C80的初始结构.几何结构优化表明:对于Ih_Ti2@C802个Ti原子处于C2轴上是最稳定的;对于D5h_Ti2@C80,2个Ti原子处于距C2轴0.042 8 nm的一条轴上是最稳定的.局部态密度显示:掺杂之后Ti原子的磁性淬灭.密立根电荷分析表明:2个Ti原子的化合价小于 2价,与电子能耗谱实验相一致.     

Zr 掺杂对锐钛矿型TiO2 电子结构和光学性质的影响

本文采用密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了Zr 掺杂对锐钛矿型TiO₂ 电子结构和光学性质的影响, 计算了Zr 掺杂前后锐钛矿型TiO₂ 的电子态密度分布、能带结构、光吸收系数等性质, 定性地分析了掺杂前后电子结构和光学性质的变化. 研究结果表明: Zr 掺杂锐钛矿型TiO₂, 导致带隙减小, 掺杂后在360~400nm 附近的光吸收系数增大, TiO₂ 的吸收带产生红移, 增强了TiO₂ 的光催化活性, 理论与实验结果 一致.     

Ta原子位置改变对立方NaTaO3电子结构的影响

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法,运用CASTEP计算了Ta原子位置的改变对立方相NaTaO3电子结构的影响.结果显示Ta的位置变化导致晶格畸变,使电子结构发生变化,影响能带结构、能态密度(DOS)、Mulliken 布居、电子密度等.Ta原子的Z坐标分数由0.5变至0.8,即随着畸变程度提高,电子转移逐渐增强, 主要是由于导带中Ta的d电子能量升高,O的p电子能量降低,Na的p部分电子能量降低,致使导带能量升高,使禁带宽度增大.     

MgB7团簇结构和电子性质的计算研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-311+G*和B3PW91/6-311+G*方法,应用Gauussian 03程序,对中性和带电的MgB7杂硼原子团簇的几何结构、稳定性和电子结构进行了理论研究.结果发现,镁原子(Mg)的掺杂,并没有改变B7团簇的锥形结构,B7单元的结构对称性并没有因此而降低,说明了B7单元作为配体和镁形成了MgB7类似络合物.在B3LYP/6-311+G*水平下,计算了MgB7团簇的结合能、最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)的能量差(Gap),并用自然键轨道(NBO)分析方法对电子结构进行了较为详细的讨论.     

Eu2S,EuS2电子结构和化学键的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论方法对Ｅｕ２Ｓ,ＥｕＳ２的电子结构和化学键进行了研究。结果表明：Ｅｕ２Ｓ和ＥｕＳ２分子中的Ｅｕ－Ｓ键均主要来自Ｅｕ５ｄ和Ｓ３ｐ轨道的相互作用４ｆ轨道基本Ｅ     

团簇Y3O、Y3O-和Y3O+的几何和电子结构

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组下,对团簇Y3O、Y3O^-、Y3O^ 的几何结构进行优化。结果表明,Y3O团簇的平衡构型都是四面体结构,具有Cs对称性。YsO的基态是两重态2^A′,Y3O^-的基态是三重态。A″,Y3O^ 的基态是单一态1^A′。计算得到的电子亲和能和电离能都与实验吻合。电荷分布和自旋密度分析表明团簇Y3O的性质主要取决于“碎块”Y3。     

团簇Y_3O,Y_3Oˉ和Y_3O~+的几何和电子结构

采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在LANL2DZ基组下,对团簇Y3O、Y3O-、Y3O+的几何结构进行优化。结果表明,Y3O团簇的平衡构型都是四面体结构,具有CS对称性。Y3O的基态是两重态2A′,Y3O-的基态是三重态3A′′,Y3O+的基态是单一态1A′。计算得到的电子亲和能和电离能都与实验吻合。电荷分布和自旋密度分析表明团簇Y3O的性质主要取决于"碎块"Y3。     

Ru掺杂MnO2电子结构的第一性原理浅析

通过密度泛函理论框架下的第一性原理的广义梯度近似方法(GGA),对金红石型MnO2以及掺杂Ru形成的复合氧化物Mn0.875Ru0.125O2的晶体结构、能带结构、电子结构和态密度等进行计算.结果表明:计算的金红石型MnO2以及RuO2的点阵参数与文献的数值相吻合;Ru掺杂后使金红石型MnO2的晶胞体积变大;Ru掺杂后使体系在费米面附近引入了杂质能级,材料由直接间隙半导体转变为半金属,导电类型发生了改变.     

V掺杂AlN的电子结构和铁磁性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,对V掺杂AlN的电子结构和铁磁性质进行了研究.结果表明,V掺杂后,由于V 3d与N 2p轨道杂化在半导体能隙中产生自旋极化杂质带,材料表现出半金属铁磁性,其磁矩主要来自以V原子为中心的VN4四面体.另外,通过对V掺杂AlN的铁磁稳定性的研究发现,V原子之间为铁磁耦合时体系处于稳定的基态,并且有围绕N原子形成团簇的趋势,随着V原子间距离的增加,体系FM和AFM态的能量将趋于简并.     

中等尺寸ZnSe团簇结构稳定性和电子性质研究

文章研究了中等尺寸的(ZnSe)n(n=24,28,36,48)团簇的结构稳定性和电子性质.通过手工搭建和从体材料中切割得到团簇构型,并参考了其它Ⅱ-Ⅳ族团簇的一些低能结构,使用DMol软件包进行结构优化和能量计算.研究结果表明,中等尺寸的(ZnSe)n团簇,当n=24,28和36时,笼状和管状结构的能量最低;当n=48时,纤锌矿(WZ)体材料结构的能量最低;笼状结构、管状结构具有相对较大的HOMO-LUMO能隙,而洋葱结构和WZ体材料结构的能隙相对较小.     

基于密度泛函理论的钢中CaO-SiO2复合夹杂物的结构、电子和机械性能研究

CaO–SiO₂是液态钢中常见的一系列氧化物夹杂,常作为裂纹源对钢的力学性能产生严重的影响。然而,由于夹杂物尺寸较小,且在钢中出现的随机性,通过实验对其性能进行研究难度较大。为解决目前夹杂物性能数据库不全的问题,本研究基于第一原理密度泛函理论,对钢中不同的CaO–SiO₂复合夹杂物性质进行了深入的研究。首先通过热力学计算确定了CaO–SiO₂夹杂物体系中可能存在的相,包括γ-C2S、α'_L-C2S、α'_H-C2S、β-C2S、C3S2、C3S、CS和Ps-CS。结果表明,计算的该8种相的晶体结构与实验结果吻合良好。根据计算的形成能,该8种相都是稳定的,其中γ-C2S是最稳定的。O原子对这些相的反应性贡献最大。8种相的杨氏模量在100.63–132.04 GPa的范围内,泊松比在0.249–0.281的范围内。该研究全面阐明了CaO–SiO₂体系中不同夹杂物的性能,完善了相应的性能数据库,为抗断裂钢中夹杂物设计及行为预测提供了基础。     

Fe3O4（001）表面第一性原理计算

通过第一性原理,基于密度泛函理论框架下的全势线性缀加平面波方法,分别对Fe₃O₄（001）表面两个不同的模型A模型（以四面体内的Fe为终端）和B模型（以八面体内的Fe和O为终端）进行研究,首先通过驰豫找到最优的原子位置,然后分别通过对两个不同模型态密度和能带的计算得出A模型自旋向上和自旋向下费米能级附近都有电子占据失去了半金属性,B模型费米能级附近自旋向下有电子占据,而自旋向上费米能级处有个明显的带隙,所以仍然保持半金属性,从能带中可以看出A模型半金属性的破坏是由于其表面态的影响。     

利用第一性原理研究Ti2O3电子结构和光学性质

利用密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究本征Ti₂O₃的几何结构、电子结构和光学性质,并与相关文献报道作比较.结果表明,Ti₂O₃晶体中Ti原子和O原子间成共价键,其价带和导带均主要由Ti的3d轨道贡献,Ti₂O₃光谱的吸收峰位与介电函数虚部的介电峰位在低能区是一致的,揭示了光辐射使Ti₂O₃晶体中电子跃迁的微观机理.     

(Cu,Mn)3O4尖晶石晶体的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论方法,构建了不同Mn、Cu比例的Mn₂CuO₄和MnCu₂O₄尖晶石晶体模型,优化了晶体模型的结构,分析并揭示了两种尖晶石晶体的导电性质和光学性质随Mn、 Cu比例的变化规律。计算结果表明,当Mn-Cu比例由2:1变为1:2时,尖晶石体系的带隙宽度会变窄。通过分波态密度分析可知,这是由于Cu比例增高导致体系费米能级附近的d态电子增加引起的,故而MnCu₂O₄表现出更好的导电性。而Mn₂CuO₄尖晶石具有更小的静态介电函数值,即Mn₂CuO₄载流子迁移率较小。分析光吸收和光反射函数图可知,Mn₂CuO₄与MnCu₂O₄均对紫外线区域具有强烈的吸收和反射作用。该工作可以推动(Cu, Mn)₃O₄系尖晶石晶体在金属连接体涂层上...     

LiCoO2的体态几何与电子结构的理论研究

采用基于局域密度泛函理论和第一性原理赝势法,选择GGA交换关联势,使用自洽投影缀加平面波方法,对锂离子电池正极材料LiCoO2的原子几何结构与电子结构进行了理论研究.给出了其结构--总体态密度与分波态密度、电荷密度分布以及能带结构等,并对三种超晶胞模型进行了简要对比研究.计算结果表明三种模型在计算上是等价的;完全驰豫后所得的晶体结构、晶格常数、电子结构及能带结构等都与其他方法的计算结果以及实验值符合良好.     

高压下CaF2晶体的电子结构与光学性质

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对氟化钙晶体在0～400 GPa范围内进行了几何优化,计算了电子结构与光学吸收谱,计算结果表明,随着压强的增大,晶格减小,能带发生展宽,带隙变大,吸收波段存在蓝移,且压强变化的影响越来越小。     

CdS的电子结构和光学性质

根据密度泛函理论体系下的平面波赝势（PWP）和广义梯度近似（GGA）方法,利用第一性原理对CdS晶体闪锌矿结构进行研究计算,得到其平衡晶格常数、电子态密度分布、能带结构、光吸收系数等性质,详细讨论其电子结构,并且结合实验结果定性分析了半导体CdS的光学性质.     

含氧空位立方HfO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO₂的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO₂的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO₂的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。     

Sn调变Cu电子结构改善Cu/CeZrO2抗硫性能

为了提高汽车尾气催化剂的抗硫性能,延长催化剂寿命,采用密度泛函理论的方法研究了Sn掺杂Cu/CeZrO₂(110)催化剂的电子结构和SO₂抗硫性能之间的关系。计算结果表明Cu在CeZrO₂(110)表面上最稳定吸附位点是氧桥位,最稳定吸附能为-3.52 eV,此时结构最稳定。通过分析Cu—d带中心、电荷变化、分波态密度(PDOS)和SO₂的吸附能发现,Sn原子掺杂增强了活性组分Cu的正电性和Cu—O之间的相互作用,抑制了SO₂在Cu活性位点上的吸附,从而提高了催化剂的抗硫中毒能力,显著提高了催化剂的催化性能。研究为高性能汽车尾气催化剂的优化设计提供了理论借鉴。