V掺杂ZnO性质的第一性原理研究

采用第一性原理平面波超软赝势,计算了纤锌矿ZnO和不同浓度的V掺杂ZnO晶体的能带结构、态密度和分波态密度.计算表明,V的掺杂导致ZnO晶格发生了微小膨胀,禁带宽度变窄,体系引入的杂质能级靠近导带底,费米能级进入了导带并且穿插在杂质能级中,自旋态密度分布具有不对称性,自旋向上的电子数比自旋向下的电子数多,对态密度进行积分后发现V掺杂ZnO体系表现出净磁矩,具有磁性.当V掺杂后,V-3d态电子与O-2p态电子的态密度分布大部分重合,形成了pd杂化.     

二维叠氮双桥铜(Ⅱ)配位聚合物磁性的第一性原理研究(英文)

采用第一性原理计算方法研究二维化合物Cu(N3)2(py-c-c-py)的电子结构与磁性质.研究结果表明,化合物的基态为稳定的铁磁态.分波态密度和能带结构分析显示中心铜离子向叠氮基团和吡啶桥存在自旋退局域化现象.并且费米能级附近的占据态主要由铜-3d态组成,还有少量的氮-2p态.同时还发现了铜原子之间通过叠氮双桥发生铁磁交换相互作用,与实验结果相符.     

棱形AB2链的电子结构及铁磁基态稳定性

对准一维有机聚合物棱形链AB2结构的磁性机理进行了研究。详细考虑该体系中的电子跳跃和电子关联,在平均场理论框架下,自恰地计算了其能带结构和自旋密度分布。结果表明,在半满情况下,体系显示磁有序,能级对自旋劈裂,基态是稳定的铁磁态。     

LiFePO_4锂离子脱嵌过程第一性原理研究

采用第一性原理方法对LiFePO_4及微量Cr掺杂LiFePO_4的电子结构和性质进行了理论研究。结果发现:随着Li原子的脱出,形成空位后的Fe—O键变长,扩宽了Li原子传输通道,有利于Li原子在通道中的迁移。不同点缺陷浓度LiFePO_4的态密度分析表明,充放电过程中电子结构发生了微小的变化,但晶体仍然保持了绝缘体性质。当完全脱锂后,费米能级附近的能级态主要是由Fe和微弱的O组成。掺杂微量的Cr后,费米能级处电子态增多,导电性能增强,LiFePO_4的电化学性能得到改善。     

Cu掺杂AlN的铁磁稳定性的第一性原理计算

文章采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,结合广义梯度近似计算了Cu掺杂AlN的晶格常数、能带结构、电子态密度、铁磁态和反铁磁态的总能量,并通过平均场近似的海森堡模型估算了居里温度Tc。结果表明,Cu掺杂体系的能带结构呈现半金属性,半金属能隙为0.442eV。铁磁性是Cu原子的3d态与其最近邻的N原子的2p态通过p-d杂化作用而稳定的。当两个Cu原子相距最远且自旋平行排列时,体系具有最低的能量,估算出此时的居里温度高于室温,因此Cu掺杂AlN有望作为稀磁半导体材料。     

碳纳米管超晶格结构的第一性原理

针对掺杂N、B、Si的碳纳米管超晶格的电子结构及拉伸性能,运用第一性原理进行了相关研究.结果表明,碳纳米管超晶格会形成类似管状结构.不同掺杂元素导致碳纳米管超晶格的结构稳定性有所不同.碳纳米管经掺杂后,能带中的能隙由半导体性转变为金属性,且费米能级处的态密度值增大,表明碳纳米管超晶格的物理化学活性增强,而结构稳定性降低.对于碳纳米管超晶格而言,结构稳定性从高至低依次为3×1碳氮、1×1碳硼和3×1碳硼纳米管超晶格.     

钙钛矿电子结构的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论(DFT)计算方法,优化了K2Ti2O5的稳定几何构型,并计算了此钙钛矿体系的能带结构和态密度等基态物理性质.结果表明,K2Ti2O5属于间接绝缘体氧化物,其理论带隙宽度为2.6 eV.Ti原子处于氧原子的中心,其d轨道分裂为能量较高的eg和能量较低的t2g轨道,各轨道都靠近费米能级变为占据或半占据状态...     

InSb(110)弛豫表面电子态的计算

利用形式散射理论方法，采用最近邻的紧束缚模型计算了ＩｎＳｂ（１１０）弛豫表面的电子结构，给出了总体、局域、分波态密度和表面投影能带。通过分析其表面态的变化指出了表面发生弛豫的原因主要是阴阳离子的ｐ态电子的相互作用加强所产生的。     

化学链燃烧中Co掺杂改性Fe_2O_3(104)载氧体反应特性

基于密度泛函理论建立金属Co掺杂的铁基载氧体的微观模型,探究掺杂Co后模型表面的电子结构及反应特性的变化。首先,采用Material Studio软件中CASTEP模块构建并优化Fe_2O_3(104)的平板模型;其次,以Co原子分别替换模型表面不同配位数的Fe原子(Fe5f,Fe6f和Fe7f),构建Co在表面不同Fe原子位的掺杂模型(Co–Fe_2O_3(104));最后,计算纯净模型和掺杂模型的表面能、掺杂结合能、态密度以及掺杂位点原子的键长、键角和原子间距离等参数,考察CO在Fe_2O_3(104)和Co掺杂的Fe_2O_3(104)表面的等温吸附特性,并以CO分子为探针测试Co掺杂模型和纯净模型表面的氧化反应特性,获取反应路径、过渡态和反应活化能等信息。几何优化结果得到Co掺杂模型的稳定性顺序是:Co5f–Fe_2O_3(104) Co6f–Fe_2O_3(104) Co7f–Fe_2O_3(104),对应的结合能分别为–0.399 eV、–0.215 eV和0.487 eV,Co在Fe5f和Fe6f位的掺杂是放热过程,并且在Fe5f原子位的掺杂时放热较多,而在Fe7f原子的掺杂属于是吸热反应;Co掺杂改变了掺杂位点相邻O原子的平均键长LO-M(M代表Fe或Co),其中Co替换Fe7f后相邻O原子的LO-M增加了0.004 4 nm;掺杂Co后模型的总态密度(DOS)均向费米能级(0 eV)方向移动,在–8 eV～0 eV能量范围内离域性增强,而且Co5f–Fe_2O_3(104)模型体系靠近费米能级左边的填充态能量高于其他模型。等温吸附表明Co掺杂可以提高CO在模型表面的吸附量,并且存在吸附两种方式:–2.0 eV附近的峰为CO模型表面碱性位点的吸附峰,–0.75 eV附近的峰为CO在非碱性位点的吸附峰。CO在Co5f–Fe_2O_3(104)表面的吸附能(–0.851 eV)最大,而在Co7f–Fe_2O_3(104)表面的吸附需要外加能量(0.386 eV),CO在Co6f和Co7f掺杂位吸附的键长(LCO)比纯净模型表面的分别增加了0.000 4 nm和0.001 1 nm,表明Co掺杂表面对CO分子的活化作用较大;过渡态分析表明CO在Co掺杂表面氧化生成CO2的反应活化能均明显下降,其中CO在Co5f–Fe_2O_3(104)表面生成CO2的活化能最低,比在Fe_2O_3(104)表面的减少了0.518 eV,且相应的反应能增加了0.445 eV。研究表明,Co与Fe在其氧化物中成键结构不同,导致掺杂后模型表面的悬键增多,表面能增大,态密度向费米能级方向移动,提高了Fe_2O_3(104)表面活性,并且Co在低配位数Fe原子位的掺杂更有利于降低氧化CO的反应活化能。因此,通过掺杂金属Co提高铁基载氧体反应活性是可行的,其改性效果与掺杂活性成分的特性和掺杂方式有密切的关系。     

Nd掺杂对δ-MoN电子结构和输运性质的影响

为了探讨稀土掺杂对材料导电性影响的机理,采用密度泛函理论并结合非平衡格林函数方法,从理论角度研究了Nd掺杂δ-MoN的电子结构与输运性质,分别讨论了Nd取代Wyckoff坐标系中2a位置和6c位置的Mo原子时对δ-MoN导电性的影响.计算并分析了Nd掺杂δ-MoN的能带结构、态密度和伏安特性曲线.电子结构的计算结果表明,Nd掺杂使δ-MoN在费米能级附近的态密度增大,导致费米面电子出现的几率增加;伏安特性曲线显示Nd掺杂体系的电流大于未掺杂体系,说明Nd掺杂增强了δ-MoN的导电性,其中当Nd取代6c位置的Mo原子时δ-MoN的导电性增强较大.     

B掺杂Sr2MgSi2O7电子结构的理论计算

利用基于密度泛函理论的超软赝势方法(PWP),结合局域密度近似(LDA)计算替位式掺杂B的Sr2MgSi2O7的电子结构.预测了B掺杂Sr2MgSi2O7的晶胞参数;对引入杂质前后电子结构的异同以及价键的性质进行了对比分析,结果表明杂质引入后,B所带正电荷为0.89,B-O键键长为1.494 8(A),B-O键表现出共价键性质,能带结构中出现了新的定域能级,态密度出现了新峰,说明B掺杂可以延长余辉时间.     

AlN能带及态密度的密度泛函理论研究

文章采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法计算了A lN晶体的能带结构和态密度曲线。研究表明,A lN的价带由-15.3eV－-12.3eV的下价带和-6.2eV－0eV的上价带区组成,价带顶出现三个子带：简并的重空穴、轻空穴和自旋-轨道耦合所分裂出来的劈裂带（距带顶0.2eV）;导带主要是由A l的3s、3p态电子和N的2p态电子构成的;理论预测A lN价带空穴具有大的有效质量;A lN是一种直接宽禁带半导体,带隙为4.7eV,比较起来该结果优于一些文献中的计算值。     

过渡金属Co与半导体单晶MoS_2 highly edge surface相互作用

本文利用XPS(X—射线光谱)、UPS(紫外光谱)和LEED(低能电子衍射)对过渡金属Co在单晶MoS_2(垂直于B、Z的方向)高边缘密度表面亚原子单层的淀积过程进行了研究。在某亚原子单层淀积以后,MoS:芯态电子向高B、E(结合能)移动0.15ev,价带谱向高B、E移运了0.3ev,而且,在费米能级E_F以下0.8ev处有一新的“肩膀”态出现,且此“肩膀”态随着淀积的增加而增加。作者从物质的电子性质出发对这些实验结果进行了分析。     

Cl掺杂石墨烯的第一性原理研究

为了研究掺Cl石墨烯的电学性质和光学性质,采用密度泛函理论中的第一性原理,利用Materials Studio软件建立了本征石墨烯和掺Cl石墨烯模型,通过计算数值分析,比较了掺Cl石墨烯和本征石墨烯的能带结构、总态密度、折射率和电导率以及吸收谱和反射谱.研究结果表明:掺Cl石墨烯比本征石墨烯在费米能级处的总态密度增加3.04eV,其电导率最大值比本征石墨烯电导率数值增加2.11(fs)-1.本征石墨烯掺入Cl以后,降低了石墨烯对光的吸收能力,提高了对光的反射能力.     

LaMnO_3(001)表面电子结构的第一性原理研究

采用基于赝势平面波基组的第一性原理方法研究了LaMnO3体相和LaMnO3(001)表面的电子结构。通过计算体相晶胞参数、态密度图和能带图,对比不同的真空层厚度和slab层数对表面能的影响,在此基础上分析以MnO2-为终端的LaMnO3(001)8层slab周期平板模型的表面弛豫。研究结果表明:LaMnO3具有半金属特性,LaMnO3(001)有明显的结构弛豫现象,弛豫后体系的总能量降低。各原子均有不同的弛豫位移,弛豫后,电荷也发生了重新分配。     

化学链燃烧中Co掺杂改性Fe2O3（104）载氧体反应特性

基于密度泛函理论建立金属Co掺杂的铁基载氧体的微观模型,探究掺杂Co后模型表面的电子结构及反应特性的变化。首先,采用Material Studio软件中CASTEP模块构建并优化Fe₂O₃（104）的平板模型;其次,以Co原子分别替换模型表面不同配位数的Fe原子（Fe_5f,Fe_6f和Fe_7f）,构建Co在表面不同Fe原子位的掺杂模型（Co-Fe₂O₃（104））;最后,计算纯净模型和掺杂模型的表面能、掺杂结合能、态密度以及掺杂位点原子的键长、键角和原子间距离等参数,考察CO在Fe₂O₃（104）和Co掺杂的Fe₂O₃（104）表面的等温吸附特性,并以CO分子为探针测试Co掺杂模型和纯净模型表面的氧化反应特性,获取反应路径、过渡态和反应活化能等信息。几何优化结果得到Co掺杂模型的稳定性顺序是：Co_5f-Fe₂O₃（104）> Co_6f-Fe₂O₃（104）> Co_7f-Fe₂O₃（104）,对应的结合能分别为-0.399 eV、-0.215 eV和0.487 eV,Co在Fe_5f和Fe_6f位的掺杂是放热过程,并且在Fe_5f原子位的掺杂时放热较多,而在Fe_7f原子的掺杂属于是吸热反应;Co掺杂改变了掺杂位点相邻O原子的平均键长L_O-M（M代表Fe或Co）,其中Co替换Fe_7f后相邻O原子的L_O-M增加了0.004 4 nm;掺杂Co后模型的总态密度（DOS）均向费米能级（0 eV）方向移动,在-8 eV～0 eV能量范围内离域性增强,而且Co_5f-Fe₂O₃（104）模型体系靠近费米能级左边的填充态能量高于其他模型。等温吸附表明Co掺杂可以提高CO在模型表面的吸附量,并且存在吸附两种方式：-2.0 eV附近的峰为CO模型表面碱性位点的吸附峰,-0.75 eV附近的峰为CO在非碱性位点的吸附峰。CO在Co_5f-Fe₂O₃（104）表面的吸附能（-0.851 eV）最大,而在Co_7f-Fe₂O₃（104）表面的吸附需要外加能量（0.386 eV）,CO在Co_6f和Co_7f掺杂位吸附的键长（L_CO）比纯净模型表面的分别增加了0.000 4 nm和0.001 1 nm,表明Co掺杂表面对CO分子的活化作用较大;过渡态分析表明CO在Co掺杂表面氧化生成CO₂的反应活化能均明显下降,其中CO在Co_5f-Fe₂O₃（104）表面生成CO₂的活化能最低,比在Fe₂O₃（104）表面的减少了0.518 eV,且相应的反应能增加了0.445 eV。研究表明,Co与Fe在其氧化物中成键结构不同,导致掺杂后模型表面的悬键增多,表面能增大,态密度向费米能级方向移动,提高了Fe₂O₃（104）表面活性,并且Co在低配位数Fe原子位的掺杂更有利于降低氧化CO的反应活化能。因此,通过掺杂金属Co提高铁基载氧体反应活性是可行的,其改性效果与掺杂活性成分的特性和掺杂方式有密切的关系。     

Cu掺杂ZnSe光电性质的第一性原理计算

为研究Cu掺杂对ZnSe晶体的光电性能的影响,采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似,研究了闪锌矿ZnSe掺杂Cu前后的电子结构和光学性质.比较了掺杂前后的电子能带结构、总态密度、分态密度、吸收光谱和介电函数.研究结果表明:ZnSe本体为直接带隙半导体.掺杂Cu后,ZnSe晶体表现出明显的金属性.本征吸收区明显向低能端移动,约位于0.9~6.0eV.吸收系数明显降低33%.在低能端产生了新的价电峰,可以吸收较低能量的光子.     

碳链参数泵的从头计算

利用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的第一性原理方法,研究金属Al-C4-Al导线的泵浦效应.通过在左右铝电极靠近散射区C4链的对称位置上加交变的弱泵浦势,得到绝热近似条件下泵浦电流与费米能的关系,发现泵电子流与系统的态密度密切相关,在不同费米能级下泵浦电流可正可负,其正负取决于电子发射率.     

La1-xCaxMnO3的电子结构与磁有序研究

采用DV-Xa分子轨道法计算了不同掺杂浓度的立方结构钙钛矿La1-xCaxMnO3体系的电子结构,分析了体系磁电特性随钙浓度变化的特征．结果表明：自旋相关的锰3d-氧2p轨道杂化出现在整个体系中．未掺杂体系具有金属型导电性,费米能级处多数自旋子带的态密度高于少数子带．随着掺杂浓度的提高,体系发生金属一半金属相变．与此同时,锰离子磁矩单调降低,与3d带自旋交换劈裂的变化规律一致．掺杂的钙提高了锰3d和氧2p电子波函数的交迭,加强了Mn-O-Mn超交换作用,使CaMnO3呈现G型反铁磁态．LaMnO3中锰3d和氧2p波函数的交迭最弱,呈铁磁有序．     

AlGaN/GaN异质结中二维电子气多子带解析建模

为了能够方便精确地研究AxlGa1-xN/GaN异质结中二维电子气性质,提出一种多子带二维电子气的解析模型.利用此模型能够求出二维电子气能带、子能级、波函数和量子特性的解析解.通过模型计算还可以得到二维电子气的分布变化、面电子密度、基带能级、费米能级和势阱随Al组分及AlGaN层厚度的改变.与泊松-薛定谔自洽求解结果相比较,此模型能够给出精确的结论,并避免了泊松-薛定谔自洽求解复杂的数值计算和耗时长等缺点.