C原子在Cu(200)表面吸附的第一原理研究

采用第一原理密度泛函理论研究了C原子在Cu(200)表面吸附后的几何结构和电子结构,计算了C原子在Cu(200)表面的吸附能、Cu(200)表面的局部结构变化、表面电荷分布以及C原子吸附后的差分电荷密度。研究结果表明Cu(200)表面的Hollow位是C原子的最优吸附位,C原子与Cu原子之间形成化学键,在C原子和Cu表面之间存在电荷转移。     

单层Al2O3膜在SiO2表面的第一性原理计算研究

通过建立的匹配生长超晶胞模型,研究了Al2O3/SiO2纳米异质薄膜的结构特点和电子结构.通过第一性原理计算,并与单一相的Al2O3薄膜表面进行了对比,讨论了相关的结构变化.通过分析原子位置、键长和键角的改变,研究了这种Al2O3单层膜的电子结构和化学成键.     

ZnO(10(1)0)非极性表面的第一原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一原理超级原胞模型计算了ZnO（10^-10）非极性表面的结构．计算表明顶层Zn原子明显向体内弛豫0．0328nm,第二层Zn原子的弛豫远离体材料0．0237nm,使得它类似于表面原子．顶层0原子的弛豫仅为0．0146nm,导致表面Zn-O二聚体有强烈扭转,扭转角达9．2°（10^-10）非极性表面Zn、O原子的电荷转移的计算表明这很可能就是（000±1）极性表面能稳定存在的原因．计算结果与其他理论计算结论和实验结论吻合很好．     

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。     

B2型TiSi合金点缺陷结构和力学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了B2型TiSi合金各种点缺陷结构的晶格常数、形成能、形成热和弹性性质。结果表明：Ti空位缺陷(VTi)和Si反位缺陷(SiTi)的形成能和形成热较小,在合金过程中较易产生;合金缺陷结构具有小的体弹模量和剪切模量;相对TiSi合金完美结构,缺陷结构的韧性较低。     

In极性面InN的生长动力学行为

采用第一性原理模拟计算方法,从原子层面出发,了解InN的生长动力学行为.通过计算N和In原子于不同覆盖度下In极性表面的top、h3以及t4位置上的形成能和扩散势垒,了解沉积原子的相互作用和成核.结果表明,In原子比N原子更容易在干净的In极性表面吸附、粘接,并通过扩散找到稳定位置,形成一个较致密的双In原子层.模拟计算了N和In原子在双In原子层和三In原子层表面的扩散,结果显示,在稳定的双In原子层上,N原子将通过垂直扩散穿过顶部In原子层,并在两In原子层表面之间横向扩散,形成纤锌矿结构的InN材料;然而,In原子虽然可形成三In原子层或In滴,其上沉积的N原子也仅能垂直扩散穿过顶部In原子层,长成新的InN分子层,与InN基底间存在双In原子层或更厚的In薄膜,形成不完整的纤锌矿结构InN薄膜.在此基础上,我们提出一新的InN外延两步生长法,以在生长过程中尽量保持表面只存在双In原子层结构,为高质量InN薄膜的外延提供理论依据.     

Cs-Mg-H合金的形成能力与成键机制研究

采用基于密度泛函理论第一性原理的Vienna Ab initio Simulation Package (VASP)软件研究了CsMgH₃, Cs₄Mg₃H₁₀和Cs₂MgH₄氢化物的晶体结构、反应焓和电子结构. 结果表明 CsMgH₃, Cs₄Mg₃H₁₀和Cs₂MgH₄都能直接由单质Cs和Mg在H₂中反应生成, 其中Cs₄Mg₃H₁₀的形成能力最强; 态密度和电荷密度的分析与讨论表明了Mg和H的成键机制为离子键伴随着显著的共价键.     

半金属石墨烯纳米带的研究

半金属性在以自旋为基础的电子学中具有潜在的应用价值。本文利用第一原理计算描述了纳米尺寸GNR的半金属性质,计算结果表明：对锯齿型石墨烯纳米带加一个均匀一致的横向电场时,即可使锯齿型纳米带转变为半金属,实现体系半导体-半金属转变。这一结果对理解电场和固体中电子自旋自由度相互作用方向具有科学意义,同时为制备石墨片基纳米尺度自旋器件开辟了道路。     

Mo2BC力学和电子性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软贋势方法,对正交结构Mo2BC的力学和电子性质进行了系统的研究.计算结果表明,正交结构的Mo2BC在零压下是稳定的,优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.Mo2BC的块体模量为308 GPa、剪切模量为187 GPa、弹性模量为471 GPa、泊松比为0.245,德拜温度是80 K.电子结构的分析表明,Mo2BC的化学键是共价键和离子键混合,表现出一定的金属性.     

铜铟硒与铜铟硫太阳能电池中有序缺陷化合物的性质及对能带偏移的影响

利用第一性原理模拟计算铜铟硒（CIS）太阳能电池CIS吸收层,及CIS中普遍存在的有序缺陷化合物（ordered defect compound,ODC）CuIn₅Se₈的性质.依据CuIn₅Se₈形成的方式,结合对称性越高、能量越低的原则,建立CuInS₂中的ODC-CuIn₅S₈结构,并从态密度角度讨论CuInS2与CuIn₅S₈的差异.分别选用ZnSe和CuI半导体作为CIS和CuInS₂电池的缓冲层,利用第一性原理计算得到价带偏移（valence band offset,VBO）.在ZnSe/CIS界面处,CIS的价带顶（valence band maximum,VBM）比ZnSe高0.52 eV;在CuI/CuInS₂界面处,CuI的价带顶比CuInS₂低0.37 eV,表明CuI非常适合应用于CuInS₂电池缓冲层.ODC中由于Cu的缺失,其d轨道电子和阴离子p轨道电子的p-d排斥力减小,使ODC材料的价带顶相对于自身本征材料有所下降.