硼酸盐晶体Li4CaB2O6的从头计算研究

本文通过总能赝势方法理论研究了八面体晶体材料Li4CaB2O6的晶体和电子结构以及Mulliken布居数；本文使用的总能赝势方法包括局域密度近似和广义梯度近似两种密度泛涵理论.所得的结果与实验提供的数据吻合较好.通过分析电子能带结构，可以推断多晶材料Li4CaB2O6 适用于半导体光学材料.     

KLTN晶体表面性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理,采用局域密度近似方法,对钽铌酸钾锂KLTN晶体(100)和(110)表面进行几何结构优化,计算了晶体的能带结构、态密度和介电函数.将计算结果与钽铌酸钾对应的表面参数进行了比较和分析,结果显示,KTN经过A位阳离子Li替代后,能带带隙增加,总态密度值减小,对应的介电函数性质发生改变,与晶体表面性质随阳离子含量和取向不同会发生改变的理论预期一致.     

高压下α-Al2O3电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法结合局域密度近似(LDA),研究了高压下α - Al2O3(corundum)的能带结构、电子态密度分布和光学性质,解释了已经报道的实验结果,且进一步研究了α - Al2O3的其他物理参数随外压力的变化规律.     

可见光响应复合金属氧化物光催化剂的分子设计

本文基于密度泛函理论的第一性原理,利用模拟软件materials studio(MS)中Castep模块,研究了锐钛相TiO2晶体的几何结构、能带结构、电子密度,以及不同金属掺杂对TiO2晶体几何结构和电子结构的影响.计算得到的能带结构和态密度等数据结果标明:掺杂离子的能级位置对TiO2的可见光吸收效率有重要影响.当掺杂金属在其价带顶或导带底附近产生新的"杂质能级",可以拓宽TiO2对可见光的吸收范围,并增强吸收强度,进而认为,Bi的掺杂是较好的研究方向.     

BaTaO2N局域电子结构及光学性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法计算了BaTa02N的局域能带结构、态密度和光学性质．能带结构结果表明,BaTa02N属于直接带隙半导体,其能带宽度Eg=0．62eV;价带主要由O2p,N2p和Ta5d态电子构成,且N2p态位于价带顶;导带主要由Ta5d态电子构成．基于能带结构和态密度分析了BaTaO：N的介电函数以及折射率、光电导率、吸收谱和能量损失函数等光学性质．静态介电常数（0）=6．13,折射率no=2．48,在紫外区有较大的吸收系数．     

钨酸钡电子结构的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,优化了晶胞的几何结构,计算了白钨矿结构的BaWO4基态的能带结构和电子结构;研究发现:BaWO4为直接带隙结构,带隙宽带为4.5 eV,费米面处的价带主要由W5p和O2p态上电子构成,导带主要是W5d和O2p;根据晶体场理论和分子轨道理论分析了钨酸钡晶体的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能较好吻合。关键词:     

Zn2SiO4电子结构及光学性质的第一性原理计算

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对三斜结构的Zn2SiO4的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.能带计算结果表明,Zn2SiO4是具有能隙为1.086 eV的直接带隙半导体;其价带主要是由Zn的3d态电子和O的2P态电子构成,导带在6.5～7.5 ev之间,起主要贡献的是Zn的3p和4s...     

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.     

OⅡ空位对PbTiO3晶体影响的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势(USP)对理想PbTiO3晶体(以下简称理想晶体)和OⅡ空位PbTiO3晶体(以下简称OⅡ晶体)的电子云重叠布局数、态密度和能带分布等进行自洽计算.结果显示:OⅡ晶体与理想晶体相比能带向低能方向移动,而且在费米面附近O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道存在明显杂化,这种杂化是PbTiO3晶体保持铁电性的主要原因.氧空位使OⅠ空位PbTiO3晶体(以下简称OⅠ晶体)的氧八面体发生畸变[1],但并没有改变OⅡ晶体的结构,说明OⅡ晶体结构更加稳定.     

[Cu(H_2O)_2(en)][SO_4]晶体的局域结构和吸收光谱研究

根据赵敏光等提出的半自洽3d轨道模型和点电荷模型,建立了过渡金属离子晶体的局域结构与吸收光谱之间的定量关系,对[Cu（H2O）2（en）][SO4]晶体的局域结构和吸收光谱进行了统一解释,还预测了其EPR谱的值．其理论计算结果与实验观测值符合．     

α-Al2O3(0001)表面电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法，在周期边界条件下的k空间中，对最外表面终止层为单层Al的α-Al2O3(0001)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究．通过分析表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化，表明表面能级分裂主要来自于O的2p轨道电子态变化，α-Al2O3(0001)表面明显地表现出O的表面态．通过电子局域函数图，进一步分析了表面成键与表面电子分布特性．     

N/Fe共掺杂锐钛矿TiO_2(001)面协同作用的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论,本文研究了Fe在锐钛矿TiO2(001)面吸附、替位掺杂及晶隙掺杂,以及N在Fe/TiO2(001)稳定结构上的吸附及掺杂.讨论了不同掺杂后晶体稳定结构、形成能、能带结构及态密度的变化.为与表面氧空位进行对比,计算了氧空位存在下TiO2(001)面的能带结构.通过形成能的比较可以发现,Fe原子更倾向于掺杂在晶体(001)表面晶隙,N则倾向于吸附在Fe顶部,并形成稳定的N-Fe键.通过对电子结构的分析发现:稳定的N-Fe共吸附形式,使得TiO2呈现出金属性,有利于其催化氧化性能的提升.     

LiB3O5晶体电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,对正交相LiB3O5晶体的能带结构、能态密度和光学性质进行了系统地计算,计算结果表明LiB3O5是一种直接带隙晶体,禁带宽度为6.273eV,其导带和价带主要由B和O的2p态电子决定;同时,LiB3O5晶体表现出一定的各向异性,当入射光偏振方向分别沿三个晶轴[100]、[010]、[001]方向时,其静态介电常数ε1(0)分别为1.86、1.99和1.90,静态折射率n(0)分别为1.37,1.41和1.38,吸收系数最大峰值为2.2×105 cm-1,最大反射率为23.6%.     

Al2O3：Ni^2＋晶体的局域结构研究

应用配位场理论、微扰理论以及叠加模型，建立了零场分裂(Zero-Field Splitting)参量D与Al2O3：Ni^2 晶体局域结构之间的关系式，并通过计算零场分裂参量D值，发现掺Ni^2 离子的Al2O3晶体上、下三棱锥分别产生了沿C3轴的压缩畸变和伸长畸变，零场分裂参量计算结果与实验符合．     

S掺杂锐钛矿TiO_2电子结构的第一性原理研究

对完整锐钛矿TiO2晶体及S掺杂锐钛矿TiO2晶体电子结构进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过对能带、态密度的分析,发现在S掺杂后,O原子,S原子与Ti原子在导带区发生了强烈的相互关联作用,致使Ti原子3d轨道上的电子向S原子的3p轨道,O原子的2p轨道移动,使得导带向低能区移动,从而使TiO2的禁带宽度变小,吸收边红移.从而揭示了S掺杂导致锐钛矿TiO2晶体禁带宽度变小的机理.理论计算与实验结果基本相符.     

硅基超晶格Ⅵ(A)/Si6/SiO2/Si6/Ⅵ(A)的电子结构

硅的有效光发射是硅基光电器件研究的一个关键问题,因此一直受到广泛的关注.本文采用第一性原理对新的硅基材料Ⅵ(A)/Sim/SiO2/Sim/Ⅵ(A)(m=6,Ⅵ(A)=O,Se)的能带结构、态密度和电荷密度等进行了计算研究.通过改变掺入Ⅵ(A)族原子氧和硒的对比,分析了SiO2层、不同的Ⅵ(A)族原子以及它们与最近邻Si原子的相互作用对硅基材料电子性质的影响.研究表明,在局域密度近似(LDA)下,O/Si6/SiO2/Si6/O结构在X点存在准直接带隙的特征,而Se/Si6/SiO2/Si6/Se在Γ点存在很小的直接带隙.     

ReB2电子结构性质的第一性原理计算

利用全势线性缀加平面波方法计算ReB2的体模量、价电荷态密度、电子能带结构和电子态密度.计算发现当取B’0=4时,局域密度近似（LDA）考虑自旋轨道耦合（SOC）得到的体模量为360 GPa,与实验值吻合的很好.电子能带结构表明ReB2具有特殊的金属特性,LDA＋ SOC计算结果发现几乎所有能带沿L-H-A方向发生分裂.价电荷态密度和电子态密度结果表明Re-d和B-p态之间存在强的杂化,形成Re-B共价键,这类共价键是ReB2具有高硬度的主要原因.     

B_1结构WC和MoC自洽能带计算与超导电性

用Kohn—Sham局域密度泛函理论(LDF),原子球近似(ASA)和线性化丸盒轨道方法(LMTO)计算了具有以B_1结构的WC和MoC的自洽能带,总态密度(TDOS),分波态密度(PDOS)和不可约布里渊区的费米面。利用所得的参数(自洽晶体势,费米面处的总态密度与分波态密度),按McMillan强耦合超导理论及Gaspari—Gyorffy刚性离子近似,计算了WC和MoC的电子—离子相互作用常数η,电子质量增强因子λ和超导转变温度Tc。计算结果与实验值大致相符。     

四方晶相HfO2电子结构和弹性常数的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似(LDA)平面波超软赝势法,计算了四方晶相HfO2基态的电子结构和弹性系数矩阵.根据晶体场理论和分子轨道理论分析了四方晶相HfO2的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能很好吻合.计算得到四方晶相HfO2的弹性系数C11、C12、C13、C33、C44和C66分别为397.38、256.23、114.92、390.66、52.70和168.90GPa,体积模量为234.73(±5.51)GPa,在[100]和[001]方向上的杨氏模量分别为227.51 GPa和350.26 GPa.计算结果与其他文献值基本相符,这为四方晶相FfO2的实际应用提供了理论依据.     

OⅠ空位对PbTiO_3晶体影响的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势对理想PbTiO3晶体(以下简称理想晶体)和PbTiO3的OⅠ空位晶体(以下简称OⅠ晶体)的电子云重叠布局数.态密度和能带分布等进行自洽计算.结果显示:OⅠ晶体和理想晶体相比能带朝低能方向移动;在费米面附近O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道存在明显杂化,这种杂化是PbTiO3晶体保持铁电性的主要原因;同时,氧空位使晶体的氧八面体发生畸变,晶体结构从P4MM变为PMM2.