g-C3N4/germanene异质结物理性质的密度泛函计算-电场的影响

通过第一性原理计算研究电场强度和方向对于g-C3N4/germanene双层的结合能、态密度以及电荷的影响.计算结果显示,电场对于双层的物理性质影响很大,方向朝上的电场使得态密度曲线向左移动,同时方向朝下的电场使得态密度曲线朝右移动.并且在电场的影响下,功函数的变化不大.     

施加电场的单量子阱中束缚态的能级

超晶格由2种不同晶体材料交替生长的具有周期性结构的多层薄膜构成,2种材料的势垒-势阱结构就是量子阱.通过理想的无限深势阱模型,讨论了施加电场作用的超晶格中单量子阱束缚态的能级结构和态密度,得到了体系的本征能量与本征函数.分析表明:沿超晶格生长方向能量量子化,量子化能量构成了一系列子能带(微带);在电场作用下,超晶格量子阱能级向低能方向移动,施加电场不影响超晶格量子阱子能带的电子态密度.     

维度和压强对颗粒体系振动态密度的影响

本文基于离散元法(DEM),用PFC软件生成了压强分别为0.1 Pa、1 Pa、10 Pa、100 Pa、1000 Pa、10000 Pa的不同维度的无摩擦颗粒体系,基于Hessian矩阵的简正模式分析法,编写了计算不同维度和压强下颗粒体系态密度的程序,进一步分析了维度和压强对颗粒体系态密度的影响。发现一维颗粒体系的态密度不受压强影响。在低频下态密度几乎不随频率变化,在高频下态密度曲线随频率呈现振荡上升趋势。二维颗粒体系态密度曲线在某个特征频率之上出现一个平台,且该平台随着压强的增加而增加。低于某个特征频率下,三维颗粒态密度随频率呈幂率标度,随着压强增加曲线向高频移动。     

氮掺杂碳化硅纳米管电子场发射的第一性原理研究

运用第一性原理研究了氮掺杂对碳化硅纳米管场发射性能影响.计算结果表明,在外加电场作用下,体系的态密度均向低能端移动,赝能隙及最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙减小,且Mulliken电荷在帽端聚集程度增加.态密度、最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道能隙及Mulliken电荷分析表明,氮掺杂改善了碳化硅纳米管的场发射性能,且N替代顶层五元环中Si原子体系场发射性能最优.     

电子-空穴气屏蔽影响下有限深量子阱中电子与空穴的本征态

考虑电子-空穴气屏蔽的影响,研究了有限深量子阱中电子和空穴的本征能量及其相应的各级本征态.电子-空穴气引起的极化电场由泊松方程给出,而电子和空穴则满足考虑极化电场下的薛定谔方程,因此本文自洽计算了泊松方程与薛定谔方程.数值结果表明,内电场使电子和空穴向相反方向靠近势垒,而电子-空穴气将屏蔽内电场使得电子和空穴向阱中心靠近;势垒、内电场和屏蔽之综合效应将影响电子和空穴的本征能量和本征波函数.本文的方法还可推广到求解任意势中的定态薛定谔方程.     

GaAs在外电场作用下的分子特性研究

用密度泛函B3LYP方法在6-311++g(3df,3pd)基组水平下对GaAs在不同强度外电场(-0.003～0.003 a.u.)下分子基态的稳定电子结构进行计算,研究了外电场对GaAs分子基态总能量、键长、偶极矩、能级分布、能隙、电荷分布、红外光谱及势能曲线的影响.结果表明,随着Ga→As方向外电场的增加,分子键长、偶极矩增大,原子电荷也递增,能隙、谐振频率及其红外强度递减,总能量降低;在外电场作用下,GaAs基态分子势能曲线也发生变化,离解能随之变化.     

外电场对胸腺嘧啶分子性质的影响

利用密度泛函B3LYP方法,采用6-311+G基组对胸腺嘧啶分子的基态结构进行优化,计算了x,y,z三个方向上不同强度外电场条件下胸腺嘧啶的结构、能量和电荷分布.结果表明,外电场对胸腺嘧啶的结构、电荷分布、能量和分子前线轨道能级等特性均有影响,电场对分子特性的影响不仅与强度有关,而且与方向也有关,表现出胸腺分子对于电场的响应具有各向异性.     

卷曲BN纳米片电子性质的第一性原理计算

Zigzag型BN纳米片具有独特结构,卷曲BN纳米片由于层间的耦合作用和对称性的减少,将表现出一定的独特电子性质.通过第一性原理计算,利用MS软件中的DMOL3软件计算了不同机制下卷曲BN的能带结构、最高占据分子轨道、最低未占据分子轨道以及态密度.电场可以调节卷曲BN纳米片带隙的大小,随着电场增大,它们也会出现半导体-金属性的转变,且在同一电场强度下,电子性质的可调性还与电场方向有关.     

外电场作用下球形量子点的光学性质

在有效质量近似下,运用变分法研究了外电场作用下球形量子点GaN/Al_xGa_(1-x)N的光吸收系数,数值计算了基态和第一激发态的波函数和能级,获得了吸收系数随电场、组分、量子点尺寸以及光强的变化关系.结果表明,随电场强度和量子点尺寸的增加,总吸收系数曲线峰值的位置向长波方向移动,总吸收系数曲线峰值降低;随着Al组分的增加吸收峰发生蓝移,总吸收系数峰值升高;总吸收系数随着光强的增加吸收峰值降低.     

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.     

Eu掺杂MgO电子结构和光学性质的第一性原理研究

为探究稀土元素掺杂对金属氧化物MgO晶体材料电子结构和光学性质的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算Eu原子掺杂MgO晶体的几何结构、能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明:掺杂后体系的带隙宽度减小,费米面向导带偏移,属于直接禁带半导体.掺杂稀土元素对体系的静态介电常数、晶体反射率、光吸收系数、折射率和能量损失函数具有重要的调制作用.掺杂前后晶体的光学性质,包括晶体吸收系数、反射率、折射率和能量损失函数的曲线峰值均较掺杂前的峰值有所降低,且曲线整体有向低能方向移动的趋势.     

CdS_xSe_(1-x)合金结构、电子结构和光学性质的第一性原理研究

用密度泛函理论究了闪锌矿型三元合金体系Cd SxSe1-x的晶体结构、电子结构和光学性质.计算了组分参数在0≤x≤1范围内Cd SxSe1-x的电子结构、态密度和带隙,计算结果表明Cd SxSe1-x为直接带隙半导体材料,其带隙随Se含量的增加而减小.分析了Cd SxSe1-x的复介电函数和吸收系数等光学性质随光子能量变化的关系,随Se元素含量增加,各光学特性曲线向低能方向移动.     

Cr含量对Ti-V-Cr合金结构稳定性及抗腐蚀性 影响的电子结构计算

在合金体系中添加合金化元素来提高合金体系的抗腐蚀性是科学研究的重要手段之一.首先讨论了不同Cr含量下,Cr原子的分布对合金结构稳定性的影响.在此基础上,通过计算不同Cr含量的Ti-V-Cr合金体系的内聚能和形成能、费米能级和态密度,从电子层次分析Cr含量对Ti-V-Cr合金体系抗腐蚀性的影响.结果表明:随着合金体系Cr含量的增加,合金体系的内聚能升高,表明合金体系结构稳定性在降低;形成能均为负值,表明合金都稳定存在.态密度的研究表明,随着Cr含量的增加,赝能隙逐渐消失,合金体系中相邻原子间的成键作用减弱,合金体系的结构稳定性随着Cr含量的增加而降低,与内聚能的计算结果一致.态密度的研究还表明,随着Cr含量的增加,合金体系的费米能级在降低,费米能级处的总态密度值明显减小,并且态密度最大值向低能级方向移动,合金体系失电子能力减弱,有利于提高合金体系的抗腐蚀性.     

均匀电场对池沸腾换热的影响分析

对均匀高压电场作用下平板池沸腾换热的强化效果进行了试验研究,发现在较低过热度的范围内电场对换热有明显的强化效果.场强越高,相同过热度对应的换热系数越高.在相同的场强下,强化系数随着热流密度的增加而减少.结合试验结果对电场强化沸腾换热的机制进行了分析.在热流密度较小的范围内,对流换热占主导地位,电场强化对流换热使壁面过热度大大下降,导致相应过热度下汽泡的平衡半径提高,因此,抑制了核态沸腾.随着热流密度的提高,汽泡的产生和运动成为影响换热的主要因素,此时过热度的变化不是很大,在相同的过热度下,电场可以减小汽泡的临界半径,使汽泡增多.在汽泡准备区,电场会影响汽泡的核化;在汽泡成长区,电场会影响汽泡的长大、变形和脱离;在非沸腾区,电场会影响单相流体的自然对流换热.     

应变GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中杂质态的结合能

在有效质量近似下,利用变分原理研究了有限高应变GaN/AlxGa1-xN柱形量子点中杂质态的结合能,计算了结合能随量子点高度、半径和杂质位置的变化,讨论了应变对结合能的影响.数值计算表明,杂质态结合能随量子点半径的增大而减小,随量子点高度的增加将先增大到一极大值然后减小.当杂质位置在量子点中心时杂质态的结合能最大,且Al组分的增加使杂质态的结合能增大.研究还指出内建电场使得杂质态的结合能明显降低.     

AIF分子外场效应的量子化学研究

选取密度泛函B3LYP方法和6—311＋＋g（d,P）基组对AlF分子在不同外电场（-0．015～0．015 a.u．）及没有外场下分子基态的稳定电子结构进行计算,研究了外电场对AlF分子基态总能量、键长、偶极矩、能隙、电荷分布及红外光谱等的影响．结果表明,随着Al→F方向外电场的增加,分子键长和偶极矩递减,原子电荷也递减,总能量升高,能隙增大,频率随Al→F方向外电场的增加而增加,其红外强度则递减;在外电场作用下,AlF基态分子势能曲线升高,离解能增大。     

强外场中的TiO分子结构及特性

利用多种方法在不同基组水平下,对TiO基态分子的几何构型进行优化.通过对比选用密度泛函(DFT)B3LYP/6-311+G方法研究在强外电场(-0.02 a.u.~+0.02 a.u.)作用下的TiO分子的基态键长、总能量、HOMO能级、LUMO能级、能隙及势能曲线的变化规律.结果表明：在一定外加电场范围内,随电场强度的增大,分子键长变小;总能量升高;HOMO能级、LUMO能级均依赖外加电场方向,随电场的增大而降低;能隙不依赖于电场方向,随电场强度的增大而减小;势能曲线在外电场中有“平移”效应,其中反向电     

表面超晶格在电场下的子带结构和带间光跃迁

本文着重研究了表面超晶格，即二维调制电子气在外加电场下的子能带结构．计算结果表明，对于本文研究的一种特殊构型的表面超晶格，由外加调制结构引起的子能带带隙，态密度和与子能带带间光跃迁相联系的光学吸收峰都会随着电场的变化而发生显著的变化．     

Ti原子位置对立方SrTiO3电子结构的影响

基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势计算方法,计算分析了Ti原子Z轴分数坐标的移动对立方SrTiO 3的能带结构、能态密度和Mulliken电荷布居方面的电子结构的影响。计算结果表明,随着Ti原子Z坐标的上移,O原子的电子逐渐转移到Ti原子上,使得O的部分电子能量升高,Ti的部分电子能量降低,价带与导带渐渐重叠,能隙消失,即Ti原子位置可以强烈影响SrTiO 3的电子结构。     

锂离子电池充放电时电解液性能的分子动力学模拟

探究了锂离子在混合电解液中的微观结构,本文利用分子动力学模拟的方法建立了多元混合电解液溶剂EC-DMC-DEC(ethylene carbonate-dimethyl carbonate-diethyl carbonate)模型,计算分析了零电场以及加电场下电解液混合溶剂的性质.计算结果表明:无电场时,电解液中没有接触离子对(CIP-contact ion pairs)和离子聚集体(AGG-aggregates)的存在;而在6V电压下,任何浓度的电解液均存在CIP,降低了锂盐的溶解度.电场的存在使得电解液溶剂分子的偶极矩与电场方向相一致,溶剂分子排列有序,降低了溶剂的介电常数,促使CIP和AGG的形成以及锂离子配位数的减少.因此,破坏电场下溶剂分子的有序性、增强溶剂的介电性质对于降低电解液中的离子缔合、改善电解液的性能是至关重要的,这对于今后电解液配方的设计选择有着指导意义.