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11.
Pengyu Xu Hao Wang Lu Ren Bingtian Tu Weimin Wang Zhengyi Fu 《Journal of the American Ceramic Society》2021,104(12):6455-6466
Knowledge on the mechanical and thermophysical properties of ZnO·nAl2O3 is essential for practical applications. Based on the first-principles calculations and the bond valence method, the disordered spinel-type structure of ZnO·nAl2O3 (n = 1–4) was constructed to investigate the composition-dependent mechanical and thermophysical properties. The effects of cation substitution on the hardness, elastic modulus, thermal expansion, and thermal conductivity were revealed from the insights into the chemical bonds. At a higher n, the tetrahedral bond is stronger, manifested as its higher hardness and bulk modulus as well as smaller thermal expansion coefficient. Meanwhile, the octahedral bond is weaker, leading to the lower hardness and bulk modulus, along with the larger expansion coefficient. In consequence, the hardness and elastic moduli of ZnO·nAl2O3 are improved moderately while the expansion coefficient is decreased with the rise of n. Due to the different vibration characteristics of ZnIV and AlIV, the cation disorder in the 8a site provides the primary source of phonon scattering, resulting in the dramatic reduction of thermal conductivity as n increases. The understanding offers guidance on the application-oriented design of new oxide spinels. 相似文献
12.
本文采用亚晶格模型,辅助以第一性原理总能计算,研究了L12型Al3Sc基金属间化合物中元素的占位有序化行为和力学性能。结果表明:Al3Sc合金呈现完全有序化,其中Al占据3c亚晶格位置,Sc占据1a亚晶格位置;L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物(M=Y、Ti、Zr和Hf)也呈现完全有序化,第三组元M均只占据1a亚晶格位置,这些元素的占位行为均不受温度的影响。L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物均满足力学稳定性条件。M为Y时,L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物的剪切模量、体弹模量和杨氏模量和硬度下降;M为Ti、Zr或Hf时,随着原子半径增大,剪切模量、体弹模量、杨氏模量和硬度逐渐降低,其中Ti的加入可使L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物的塑性和韧性达到最好。 相似文献
13.
由低维InAs材料和其他二维层状材料堆叠而成的垂直范德华异质结构在纳米电子、光电子和量子信息等新兴领域中应用广泛。探索跨结界面的电荷转移机制对于全面理解该类器件的非凡特性至关重要。第一性原理计算在揭示界面电荷转移特性与各种能量稳定型InAs基范德华异质结的电、光、磁等原理物理特性和器件性能变化之间的内在关系方面发挥着不可比拟的作用。文中梳理、总结和探讨了近年来InAs基范德华异质结间界面电荷转移特性的理论研究工作与潜在的功能应用,提出在理论方法和计算精度方面大力发展第一性原理计算的几个途径,为更好地开展InAs基范德华异质结的基础科学研究和应用器件设计提供可借鉴的量化研究基础。 相似文献
14.
15.
16.
As a special phase in the process of transformation from atoms or molecules to bulk materials, a cluster represents an original state of a condensed matter. For studies on structures and properties of clusters it is a basic problem to investigate how atoms or molecules form clusters and what changes will take place during the configuration evolu- tion of clusters. Recently Aln clusters attract many researchers’ attention because of its simple electronic structures and unique conductive charac… 相似文献
17.
The magnetic properties of diluted magnetic semiconductors (DMSs) are calculated from first-principles by mapping the ab initio results on a classical Heisenberg model. By using the Korringa–Kohn–Rostoker coherent potential approximation method within the local density approximation, the electronic structure of (Ga,Mn)N and (Ga,Mn)As is calculated. Effective exchange coupling constants Jijs are calculated by using the formula of Liechtenstein et al. (A.~I. Liechtenstein, M. I. Katsnelson, V. P. Antropov, and V. A. Gubanov, 1987, J.~Magn. Magn. Mater. Vol. 67, p. 65). It is found that the range of the exchange interaction in (Ga,Mn)N is very short due to the exponential decay of the impurity wave function in the gap. On the other hand, in (Ga,Mn)As, the interaction is weaker but long ranged because the extended valence hole states mediate the ferromagnetic interaction. Monte Carlo simulations show that the TC values of (Ga,Mn)N are very low since percolation is difficult to achieve for small concentrations and the mean field approximation strongly overestimates TC. Even in (Ga,Mn)As the percolation effect is still important. 相似文献
18.
19.
目的 基于密度泛函理论的第一性原理,对原子层改性氮化铬(CrN)涂层的关键性能进行仿真计算,以充分了解涂层微观组织结构演变和微观界面结构本质,为后续原子层沉积CrN工艺研究提供理论指导.方法 通过建立CrN(011)-CrN(011)复合体系模型,分析计算了涂层的界面性能、弹性性能及热力学性能.结果 模型结构经过优化后,各原子层间间距均发生不同程度的减小,且各层间距趋于一致.态密度分析表明:其优良的结构稳定性主要来自6.4~4.8 eV范围内Cr原子3d轨道和N原子2p轨道间的相互作用;基于应力应变的弹性常数满足波恩准则判定依据,力学性能稳定,计算结果为硬度30.29 GPa,体积模量409.83 GPa,剪切模量270.86 GPa.采用NVT系综模拟,当温度T≤1023 K时,温度波动振荡收敛;当温度T>1023 K时,温度在某个时间点瞬时激增而不收敛,可以得出CrN涂层的极限使用温度为1023 K.结论 原子层沉积改性的CrN硬质涂层具有优良的界面相容性,成键强度高,界面能低,结构性能稳定. 相似文献
20.
采用第一性原理方法,计算得到铑的内聚能曲线;基于陈氏晶格反演理论,将内聚能进行反演得到其晶格反演对势曲线;采用本文提出的双指数型势函数对反演对势曲线进行拟合,获得该函数的精确解析式。为了验证该对势函数的有效性,分别采用第一性原理方法、嵌入原子势方法以及反演对势方法,计算铑的声子谱,计算结果表明,反演对势可以有效地反映原子间相互作用。结合玻尔兹曼分布函数及势函数的解析式,利用自编程序计算得到在不同温度下铑的晶格振动平均位移的数值解,同时得到在室温条件下铑的线膨胀系数,体弹性模量和格林乃森常数等物理量,计算结果与实验数据基本符合,说明构建的铑的反演对势是准确有效的。 相似文献