Al3Sc态密度的第一原理计算

应用赝势平面波方法,利用第一性原理CASTEP软件,采用超软赝势和广义梯度近似(GGA)计算Al_3Sc的晶格常数及态密度.研究表明,Al_3Sc的成键在费米能附近主要由Al原子的p轨道电子与Sc原子的d轨道电子杂化而成,费米能级以上是由Sc-Sc共价键和Al-Sc杂化键贡献的;费米面处的电子态密度很小,共价键增强,有很好的区域稳定性;在费米能级两侧,Al_3Sc体现很强的共价性.     

PdFe(110)电子结构及电催化性能的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法计算了不同注入电荷和掺杂Fe原子比例的PdxFey(110)表面原子结构和电子结构特性。结果表明,Fe原子比例对表面褶皱s影响较小,注入电荷数量对表面褶皱s影响很大;Fe原子掺杂使Pd的4d10轨道电子向低能级轨道移动,增加了d空穴。布居分析表明电极的表层电荷分布比金属态表面增多;Fe掺杂的表层电荷分布比不掺杂电极表面增多。电子结构分析表明,电极表面的s、p、d轨道电子和总电子均比金属态表面减少;Fe掺杂后,Pd和Fe的表面原子趋向于杂化构型,Pd表层原子向Fe表层原子发生电子转移,增加表面反应活性,有利于电催化反应。     

半导体／液结费米能级钉着的理论分析

在半导体/金属接触的肖脱基结理论和半导体/溶液界面结构的 Gerischer-Nozik模型的基础上,推导出半导体/液结势垒高度的关系式,并定量地分析无表面态和高密度表面态两种极限情形中的势垒高度。结果表明前者决定于半导体的亲合能和氧化还原对的电位,后者不随氧化还原对的电位和外加电位而变化,费米能级钉着在表面态。n-GaAs 电极的光电效应和电反射效应的实验结果证明理论分析的合理性。     

GaAs中过渡金属深能级的量子化学计算

本文采用17个原子的原子蔟,用电荷-组态自洽的EHMO方法,计算了中性过渡金属原子Cr、Mn、Fe、Co、Ni在半导体GaAs中的深杂质态,所得杂质能级在能隙中的位置与实验结果较好地符合.     

中性原子电负性和分子态下原子电负性

本文以中性原子优化轨道指数和原子共价半径为主要参数,在静电模型基础上提出一套中性原子电负性新标度,同时还对分子态下原子电负性进行了探讨。过渡金属、镧系元素及主族元素的化学性质,p、d、f 轨道电子的首次填充等均在电负性相对值中得到体现。     

过渡金属原子在半导体表面上化学吸附理论

本文研究了过渡金属原子d轨道同衬底半导体SP杂化轨道之间存在两种不同耦合系数的化学吸附问题，采用自洽的格林函数方法，计算了吸附原子d电子在强、弱耦合态的占据数，化学吸附能、电荷转移及磁性解磁矩。     

关于自旋1/2的电荷电费米子在固定的Dirac双子外势中的动力学行为

本文定性地讨论了自旋1/2的荷电费米子在固定的Dirac双子外势中的动力学行为,主要是定性地讨论了费米子—双子束缚系统存在的必要条件。文中除了库仑耦合和Kazama—杨振宁耦合外,还同时考虑了费米子与Difac双子可能存在的另一耦合iⅣ02d B。y·r/2Mr。。结果表明,双子情形与磁单极情形很不相同。对于双子情形,当额外磁矩κ趋关零时,存在费米子—双子束缚态是可能的。但是,对于磁单极情形,当额外磁矩κ→0时,必不存在费米子—磁单极缚束态。此点,与非阿贝尔规范理论中的Julia—zee双子情形和’tHooft—Polyakov磁单极情形是相似的。     

浓度对Fe掺杂TiO2的影响的第一性原理研究

该文运用第一性原理研究了不同浓度Fe原子掺杂TiO2的能带结构、态密度和光学吸收谱。结果表明,Fe原子掺杂浓度的增加导致杂质能级增多,费米能级附近出现态密度峰且峰值随着Fe浓度的增大而增大,从而提高电子从杂质能级跃迁到导带的概率,提高了对可见光的吸收率。进一步分析光谱图发现存在一个最佳浓度对应着较高的可见光响应值。     

夹心双核茂合物Cp2M2(M=Zn/Cu/Ni)几何和电子结构的第一性原理研究

使用基于密度泛函理论(DFT)的DMOL3程序包,研究了双金属茂合物Cp2M2(M=Zn/Cu/Ni)的几何结构及电子结构。结果表明:不同夹心原子对体系几何结构的影响微弱;Zn/Cu/Ni茂合物的电子局域态密度(LDOS)在费米能级(Ef)处起主要作用的是d轨道电子;随夹心原子Zn/Cu/Ni原子序数的降低Zn/Cu/Ni茂合物最低非占据轨道和最高占据轨道的差值(LUMO-HOMO)逐渐降低。     

氟磷灰石与石英表面电子性质及胺类捕收剂吸附作用研究

为深入研究胶磷矿-石英浮选分离机制,揭示胶磷矿、石英表面电子性质及与浮选药剂作用原理,采用Material Studio软件对氟磷灰石(001)面与石英(001)面电子性质及胺类捕收剂吸附作用进行研究。结果表明,氟磷灰石中氧原子及钙原子活性较大,同时表面Ca原子正电荷较大,Ca3d态在价带部分表现出较强的金属活性,导致其在参与化学反应时不易与阳离子捕收剂作用;而石英表面O原子负电荷较大,O2p态在费米能级处贡献最大,表面O原子活性较强,其在参与化学反应时易与阳离子捕收剂作用。两种矿物表面原子电荷及电子态密度差异是其与药剂相互作用差异的主要原因;胺类捕收剂对石英结合能力明显大于氟磷灰石,对石英结合能大小分别为醚胺类多胺类烷基伯胺类。     

过渡金属M(V,Cr,Mn)掺杂ZnS的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对ZnS和掺杂过渡金属V,Cr,Mn的ZnS超晶胞结构进行结构优化,计算了掺杂前后的电子结构和光学性质,对结果进行了比较分析.结果表明:掺杂系统在费米能级附近出现了不对称的现象,这部分的态密度主要由过渡金属的3d态贡献;ZnS和掺杂过渡金属V,Cr,Mn的ZnS系统的光学性质在低能区域有较大的差异,与ZnS相比,掺杂系统的吸收边发生红移.     

用第一性原理研究AlCu_2Ti晶体的电子结构(英文)

用广义梯度近似密度泛函和全势能线性缀加平面波方法,研究了AlCu2Ti的电子结构.结果表明,总的态密度不仅依赖于过渡金属的位置,而且过渡金属的dDOS在价电子的杂化中起着关键作用.铝的3s态被排斥远离费米能级,铝的3p态比d态更扩展.总的态密度由铝的3p态调节,并且在电子间的相互作用中,铝的3p态比d态更敏感.特别地,AlCu2Ti表现出较平的DOS和弱的金属性.     

四元Heusler合金CrFeMnAl的结构和磁性

研究了四元Heusler合金CrFeMnAl的结构和磁性。基于密度泛函理论(DEF)的第一性原理方法,借助于Materials Studio 6.0软件,对其晶体结构进行了优化。得到的最优晶格常数为5.86(0),总磁矩为0。进行了能带结构和态密度的分析,得到如下结论:四元Heusler合金CrFeMnAl自旋向上方向费米能级附近态密度为0;自旋向下费米能级处态密度不为0,磁性主要是Cr原子3d电子分别与Fe原子3d和Mn原子的3d劈裂杂化所致,CrFeMnAl是一个半金属惠斯勒合金。     

金属Fe、Y单掺杂TaON的电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论的从头算平面波超软赝势方法,研究金属Fe、Y单掺杂对斜锆石相TaON电子结构和光学性质的影响.研究结果表明,掺杂后TaON电子结构和光学性质的变化主要源于杂质原子d态电子的贡献.Fe、Y掺杂均在禁带中引入了新的杂质能级,并使费米能级处的态密度值有所增加,带隙宽度有所减小,从而导致吸收光谱的吸收边沿发生明显的红移,说明Fe、Y掺杂对于提高TaON的可见光催化性能和电输运性能起到很好的促进作用.两相比较,就提高光催化性能和电输运性能来说,Fe掺杂的效果优于Y掺杂.     

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。     

Fe3O4(0O1)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.     

混合杂质半导体费米能级公式及数值计算

利用电中性条件，结合电子和空穴浓度计算式，推导出了当施主和受主同时存在时，费米能级的计算式，并且根据实际应用条件作了讨论，推导了各种条件下的费米能级计算公式。对于推导出来的隐式方程式，利用了数据计算方法进行计算。最后讨论了单一杂质半导体的费米能级公式。对所推导出来的材料，先进行计算机数值计算，再与实验结果进行比较，结果发现，计算值与实验值吻合的很好，从而说明了理论的正确性。在具体的实际应用中，根据自己的实验情况，结合推导条件，选择出适合自己实验条件的费米能级公式加以应用。     

含杂质方铅矿的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(DFT)的计算方法,研究银、铟和铊杂质对方铅矿晶体电子能带结构和光学性质的影响。结果表明,银和铊杂质使方铅矿的带隙变窄,而铟杂质相反。当方铅矿晶体中的铅原子被银和铊取代时,费米能级向低能方向移动;且在价带中出现了铟和铊的杂质能级。银和铊杂质没有改变方铅矿的半导体类型,铟杂质的掺入使方铅矿由直接带隙p型半导体转变为间接带隙n型半导体。这有利于电子的转移和提高方铅矿的电化学反应活性。光学性质的计算结果表明,银、铟和铊杂质使方铅矿的吸收带红移。特别是银杂质的存在使方铅矿的吸收系数增加了三个数量级。     

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。     

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。