Li3Sn的电子和几何结构:第一原理计算

CuSn化合物在近来的锂电池负极材料研究中引起了相当的重视.使用基于混合基表示的第一原理赝势法,研究了Li插入CuSn完全替代了Cu而且占满所有间隙位置后形成的Li3Sn的电子与几何结构性质.给出了其"结构～能量"关系图,电子能带结构,电子态密度以及电荷密度分布等.     

锂离子电池负极材料Li2.5Cu0.5N的Li脱嵌性质

使用基于平面波展开的第一原理赝势法,计算了锂离子电池非碳基负极材料Li2.5Cu0.5N在各种脱锂量下的Li脱嵌形成能以及相应的体积变化,讨论了脱锂前后材料的电荷密度,电子状态密度等电子性质.计算表明,Li2.5Cu0.5N晶体中LiN层的锂的脱出能要比LiCu层的锂小得多,即LiN层中的锂更容易脱嵌.结果还表明,各种脱锂量的Li脱嵌能大致在-2.72～-4.08 eV/Li之间.当脱锂量小于30%,材料的体积变化较小,随着脱锂量的增大,材料的体积变化较大.     

直接带隙硅基超晶格Ⅵ_((A))/Si_m/Ⅵ_((B))/Si_m/Ⅵ_((A))的设计

Si基光发射材料由于它具有与先进的Si微电子技术兼容和成本低廉的优势,是光电子集成(OEIC)工程应用的首选材料.但由于体材料Si属于间接带隙半导体,不可能成为有效的光发射体.如何设计具有直接带隙硅基材料,备受实验研究工作者和材料设计理论工作者的关注.本文介绍一种新的硅基超晶格Ⅵ(A)/Sim/Ⅵ(B)/Sim/Ⅵ(A)的能带结构计算.在密度泛函理论框架内,采用混合基从头算赝势法模拟计算表明,其中Se/Si6/O/Si6/Se及Se/Si6/S/Si6/Se超晶格具有相当理想的直接带隙特征,其带隙处于红外波段.预期这类新材料及有关器件会有优越的光发射和各种光学性能,其制作也可较方便地与硅微电子工艺兼容.预计该材料在信息光电子领域将有强大的应用潜力.     

Li3N与Na3P的物理性质的对比研究

Li₃N可作为Li~+电池的固态电解质，Na₃P可作为Na~+电池的负极材料，特别是Li/Na以及N/P分别为同一族的元素，Li₃N和Na₃P的物理性质有很多典型的相同点和不同点，故对比两个材料的物理性质有助于推动Li~+/Na~+电池的研究.采用第一性原理研究了这两种材料的稳定结构、声子谱、弹性常数、电子结构、离子扩散势垒以及缺陷形成能等.计算表明：立方相的c-Li₃N最稳定，而六角相的β-Na₃P能量最低.结合c-(立方相),α-(六角相)和β-(六角相)的Li₃N与Na₃P的声子谱，确定c-Li₃N和c-Na₃P最稳定.弹性常数的计算表明所计算的6种结构都是有机械稳定性的.结果还表明，c-Li₃N和c-Na₃P都是间接带隙的半导体.电荷密度的计算体现了两种材料中不同的键合特点.Li~+/Na~+迁移势垒的计算给出了Li<...     

银纳米线熔化过程的分子动力学模拟

采用分子动力学方法和量子修正的Sutton-Chen（QSC）多体势研究了不同尺寸的银纳米线的熔化动力学过程．模拟结果表明；银纳米线的熔点要比银的体材料的熔点低得多，并且与纳米线的直径的倒数成线性关系，当纳米线的直径越大时，其熔点越高，表现出了明显的尺寸效应．银纳米线的熔化过程首先从表面开始，并逐步向内部发展，直至核心区域．当温度高于熔点时，银纳米线逐渐熔化、断裂，最后形成球形团簇．     

应变Ge1-yCy合金的带隙

采用基于局域密度泛函理论和虚晶近似下的从头赝势法，研究Si(001)和Ge（001）衬底上的应变Ge1-yCy合金，其带隙随碳含量和晶格失配度的变化情况。结果发现，带隙对应变条件非常敏感。硅衬底上应变Ge1-yCy合金的带隙随碳组分的增加而增加，而锗衬底上应变Ge1-yCy合金的带隙随炭组分的增加而减小。     

直接带隙硅基超晶格Ⅵ(A)/Sim/Ⅵ(B)/Sim/Ⅵ(A)的设计

Si基光发射材料由于它具有与先进的Si微电子技术兼容和成本低廉的优势，是光电子集成(0EIC)工程应用的首选材料．但由于体材料Si属于间接带隙半导体，不可能成为有效的光发射体．如何设计具有直接带隙硅基材料，备受实验研究工作者和材料设计理论工作者的关注．本文介绍一种新的硅基超品格Ⅵ（A）/Sim/Ⅵ（B）/Sim/Ⅵ（A）的能带结构计算．在密度泛函理论框架内，采用混合基从头算赝势法模拟计算表明，其中Se／Si5／0／Si6／Se及Se／Si5／S／Si6／Se超晶格具有相当理想的直接带隙特征，其带隙处于红外波段．预期这类新材料及有关器件会有优越的光发射和各种光学性能，其制作也可较方便地与硅微电子工艺兼容．预计该材料在信息光电子领域将有强大的应用潜力．     

共价半导体中空原子球参数的确定

本文提出一种确定共价半导体中空原子球及实原子球参数的简单方法。这个方法表明,晶体中的空球参数完全由实原子的有效芯区半径和格常数决定。而有效芯区半径可以方便地由原子问题的Kohn-Sham方程自洽解得到。巳经利用本方法和LMTO-ASA程序计算了一系列Ⅲ-Ⅴ化合物半导体的自洽能带结构。其结果同其他从头计算方法的结果很符合,从而为LMTO-ASA方法在开结构共价材料电子性质的研究中,提供了推广应用的基础。     

Mg_2Sn的Li嵌入形成能的从头计算

Mg2Sn是近来很受重视的锂电池负极材料.使用基于混合基表示的第一原理赝势法,计算了Mg2Sn的各种锂嵌入情况时的形成能以及相应的电子结构.讨论了锂嵌入时的体积变化、能带结构、电子态密度以及电荷分布等性质.计算表明,锂嵌入到主体材料的间隙位置时平均每个锂原子的形成能都大致在2.2eV.