应力导致的Fe2CrGe从反铁磁基态到铁磁半金属相变的计算研究

运用第一性原理计算研究了惠斯勒(Heusler)合金Fe₂CrGe的电子结构和磁性质,发现其基态是Fe离子处于低自旋态(S=0),而Cr离子处于高自旋态(S=1)的反铁磁金属相,反铁磁态能量比铁磁态能量约低0.103 eV.此外还发现,如果施加+1.7%和–1.7%的应变, Fe₂CrGe会从反铁磁有序变成铁磁有序,并出现半金属特性;当应变达到±5%时,出现了大约0.2 eV的半金属能隙.通过平均场理论估算了Fe₂CrGe的居里(Curie)温度,发现其对应的居里温度为393 K,远高于室温.这表明Fe₂CrGe是有潜力的自旋电子材料.     

基于第一性原理对U3O8 的磁性和动力学性质的研究

基于第一性原理的密度泛函理论, 分别用(GGA) 和GGA+U方法对U₃O₈ 的磁性和动力学性质做了一定的研究,此外,在研究磁性的过程中,GGA+ U+ SO方法也被考虑其中. 优化得到的不同磁性态下的晶格参数和能量均与实验值吻合的非常好. 用铁磁和反铁磁下的能量差, E = E_AFM- E_FM, 作为磁性判断的一个标准, 计算发现U₃O₈的顺磁态为其基态. 对于动力学性质的研究, 不同于以往研究所采用的D_3d³点群, 本文采用C_2v晶体点群, 对U₃O₈的光谱属性重新进行归属和更正, 得到了与实验值基本一致的结果.     

SnO2薄膜与n-SnO2/p-Si异质结光电特性的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立SnO2超晶胞模型并进行几何结构优化,对其能带结构进行了模拟计算．结果显示,导带底和价带顶位于G点处,表明SnO2是一种直接带隙半导体．同时,采用脉冲激光沉积法分别在蓝宝石衬底和Si衬底上制备出SnO2薄膜及n-SnO2/p-Si异质结．扫描电镜结果表明,SnO2薄膜晶粒均匀．霍尔测试结果表明,SnO2薄膜载流子浓度高达1.39X1020cm-3．吸收谱测试表明,SnO2薄膜光学带隙为3.37eV．n-SnO2/p-Si异质结的I-V曲线显示出其良好的整流特性．     

二维过渡金属磷化物MnTn+1(M=V,Cr;T=P,As,Sb)的第一性原理计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了二维过渡金属磷系化合物M_n T_n+1 (M=V, Cr;T=P, As, Sb)材料的结构、稳定性、电子结构和磁性质.通过计算形成能和声子谱,发现只有V₄As₅、Cr₂P₃、 Cr₃P₄、 Cr₄P₅、 Cr₂As₃和Cr₃As₄是稳定的二维磁性多层膜.计算结果表明,这些稳定的二维磁性材料都是反铁磁金属.此外,还对这些材料的电子结构和磁耦合机制做了进一步的分析.     

部分非金属元素掺杂二维CdS的电子结构与磁性的第一性原理研究

基于自旋极化密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究方法,研究了部分非金属元素(B-F、P、Cl、Br、Si和As)替位掺杂单层CdS的电子结构及磁性。研究结果表明,C、N、P和As元素掺杂单层CdS可诱导磁性,其余元素掺杂体系则不显示磁性。进一步研究了非金属双原子掺杂二维CdS的磁耦合作用,结果表明,As掺杂单层CdS体系呈现出铁磁态,而C、N和P掺杂的单层CdS体系则表现为反铁磁态。形成能计算表明,富S的条件下要比富Cd的条件非金属掺杂原子更易于占据S原子的位置。     

Fe@SiO2软磁复合材料的电子结构和磁性能

用化学沉淀法和粉末冶金方法制备Fe@SiO₂软磁复合材料,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等方法和基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,研究材料的显微结构、电子结构和磁性能。研究结果表明：Fe@SiO₂软磁复合材料的涡流损耗Pe随SiO₂包覆量的增加而大幅度减小,当正硅酸乙酯(TEOS)的添加量为2 mL时,总损耗Ps为132.7 W/kg(20 mT和200 kHz时),最大磁导率μm为55,综合软磁性能最佳。Fe粉表面包覆着一层均匀、致密、完整的半透明SiO₂包覆层,包覆层与Fe基体之间结合紧密。Fe/SiO₂界面处Fe—O和Fe—Si共价键的形成使其具有良好的稳定性,其界面黏附功Wad约为1.18 J/m2。Fe—O共价键的形成归因于Fe 3d电子与O 2p电子在-4.7～-1.6 eV和-7.5～-6 eV的区间内的强杂化;Fe—Si共价键的形成主要归因于界面处Si 2s和Fe 3s电子在低能量区域-9.7～-8.8 eV杂化态的出现。该共价键的形成可...     

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。     

基于第一性原理计算Co基尖晶石MCo2O4(M=Fe,Mn, Cu,Ni)磁性和电性

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理对Co基尖晶石氧化物MCo₂O₄(M=Mn, Fe, Ni, Cu)的电子结构和磁学性质进行了计算,得出Co基尖晶石氧化物的稳定结构,总结了这些化合物呈正尖晶石和反尖晶石分布时的电子结构和磁构型.比较计算CoFe₂O₄和FeCo₂O₄发现改变阳离子的分布会影响材料的电学性质,通过研究得出,Co基尖晶石氧化物结构为正尖晶石的材料都具备铁磁性,结构为反尖晶石的材料都具备亚铁磁性.     

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。     

二维过渡金属硫族化物MX2-MX-MX2(M=V,Cr,Mn,Fe;X=S,Se,Te)的计算研究

采用基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)的第一性原理计算,研究了二维过渡金属硫族化合物MX₂-MX-MX₂(M=V,Cr,Mn,Fe;X=S,Se,Te)材料的晶体结构、稳定性、电子结构和磁性质,并对这些材料的磁耦合机制进行了分析.计算结果表明,这些化合物的形成能均为负值,说明这些化合物有可能被实验合成.其中,MnS₂-MnS-MnS₂和MnSe₂-MnSe-MnSe₂呈现出铁磁半金属性质,而CrS₂-CrS-CrS₂在外加应力下能够转变成铁磁半金属.     

MoSe2电子结构和光学性质的理论研究

基于密度泛函理论第一性原理,计算了MoSe2的能带结构、态密度和光学性质,再根据相关参数分析了该材料的半导体特性和光学性质.能带结构结果表明MoSe2具有间接带隙宽度为0.853 eV的半导体材料,从态密度图可看出价带由Mo的5s4d价电子和Se的4s4p价电子起主要作用,其它价电子作用较少导带主要是Mo的4d和Se的...     

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。     

MoTe2的电子结构及光学性质的理论研究

利用密度泛函理论第一性原理方法对MoTe_2的能带结构、能态密度和光学性质进行了理论计算,得到能带结构、态密度、光吸收谱、能量损失谱和介电函数等光学性质。结果表明:MoTe_2具有间接带隙宽度为1.066 eV的半导体材料,价带主要由Mo的5s4p价电子和Te的5s5p价电子起主要作用;导带由Mo和Te的4d价电子起主要作用。由获得的光学性质可知,介电函数的实部和虚部的峰值都出现在低能区;位于可见到紫外区域的光子具有很强的吸收,最大吸收系数为2.84×10~5cm~(-1);同时在光子能量为16.40 eV处出现了共振现象,其它区域内电子之间共振非常微弱。这些光学性质奠定了该材料在制作微电子和光电子器件方面的作用。     

基片氧化层对纳米FeCo/SiO2复合薄膜结构和磁性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法结合氢气还原工艺,在Si基片上制备了纳米FeCo/SiO2复合薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品进行了测试分析,研究了基片氧化层对薄膜样品微观结构和磁性能的影响.结果表明,基片表面的氧化层起到较好的隔离作用,防止了Si与Fe发生反应,提高了FeCo的晶化程度,增大了薄膜饱和磁化强度,降低了薄膜矫顽力,有利于复合薄膜软磁性能的提高.     

TiO_2/CeO_2复合薄膜的制备及其电化学发光性质

以Ce(NO3)3.6H2O和Ti(OC4H9)4为原料,通过溶胶-凝胶法,在ITO导电玻璃基底上制备TiO2/CeO2复合薄膜.利用SEM、XRD、UV、FT-IR等测试手段对它们的形貌、晶型等进行表征.通过循环伏安法(CV)对所得薄膜的电化学发光(ECL)性质进行研究.结果表明:TiO2/CeO2复合薄膜的电化学发光性能比单纯TiO2薄膜有很大提高.     

溶胶-凝胶法制备TiO2/SiO2复合材料光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯、正硅酸四乙酯制备了TiO2/SiO2复合材料,利用XRD对复合材料的物相结构进行了表征,表明制备的TiO2/SiO2复合材料为锐钛矿型.FTIR表明复合材料形成了Si—O—Ti的网络结构,TG-DTA表明复合材料的热性能提高.以罗丹明B为降解物,探讨了该复合材料的光催化活性,考察了固液比、pH值、时间对降解效果的影响,结果表明,TiO2/SiO2复合材料对罗丹明B降解率明显高于纯TiO2,当固液比为6g/L、pH为6、降解时间为120min时降解率可达到94.59%.     

硅源加入方式对Fe3O4/SiO2核壳结构制备的影响及磁性能研究

表面包覆惰性层是解决四氧化三铁(Fe3O4)粒子团聚、易氧化、亲水性差等问题的一种有效方法,但惰性层的引入一般会导致包覆后样品磁性能下降,从而限制了Fe3O4的应用.以正硅酸乙酯(TEOS)和氨水为原料,制备了具有良好磁响应性的Fe3O4/SiO2核壳结构.样品的结构、形貌、尺寸和表面吸附官能团采用X-ray粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)等测试手段进行了表征.研究发现,TEOS加入方式影响SiO2层生长过程,从而影响包覆的均匀程度.Fe3O4/SiO2核壳结构表现出顺磁性和良好的磁响应性(52emu/g).     

La0．67Ca0．3：3MnO3的制备及磁特性研究

利用X射线衍射、超导量子干涉仪等实验技术手段对具有钙钛矿结构的锰氧化物La0．67Ca0．3：3MnO3样品的结构和磁性质进行研究。在室温附近,样品中观测到了顺磁一铁磁相变,并且所制备的样品为单相结构。     

仲丁醇在Cu-ZnO-Cr2O3/SiO2催化剂上的脱 氢

采用浸渍法制备Cu-ZnO-Cr₂O₃/SiO₂ 催化剂, 考察了反应条件和催化剂的制备条件对 仲丁醇脱氢活性和选择性的影响. 借助XRD, TPD, TPR和BET等手段对催化剂进行表征， 结果表明， 催化剂的焙烧温度、 还原温度、 还原时间和载体的预处理对仲丁醇的转化率 和甲乙酮的选择性均有较大影响. 通过实验获得了最佳的反应和催化剂制备条件.     

CF4/N2混合物替代SF6/N2的可行性研究

SF6具有良好的绝缘强度,但其全球温室效应指数(GWP)是二氧化碳的23 900倍,因此有必要寻找一种环境友好的绝缘气体替代SF6。从绝缘性能、协同效应和GWP三方面研究了CF_4/N_2混合物替代SF6气体的可行性。研究结果表明:CF_4/N_2混合物的工频击穿电压随气压的升高出现饱和现象;80%CF_4/N_2混合物为最佳混合比例,其绝缘性能约为同条件下纯SF6击穿电压的65%;CF_4/N_2混合物具有协同效应,协同系数在0.2~0.59之间,和SF_6/N_2的协同系数接近;CF_4/N_2混合气体的GWP值随着气体的混合比呈线性关系,80%CF_4/N_2混合物的GWP值比SF_6/N_2低很多。因此,综合考虑绝缘性能、协同效应和GWP,80%CF_4/N_2混合物有希望替代SF_6/N_2气体用于气体绝缘。