Ru_2P晶体电子特性的第一性原理研究

采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)两种方法,并结合密度泛函理论对Ru2P晶体进行了结构优化,结果表明常压下LDA方法得到的晶格参数和晶胞体积比GGA方法更接近实验值。为研究其电子特性,计算了Ru2P晶体的能带结构,给出Ru2P晶体在-20~20 eV能量范围内总的态密度以及Ru原子的s、p、d电子轨道的投影态密度;通过状态方程拟合压强-体积(P-V)关系得到Ru2P晶体的体积模量B0及其对压强的一阶导数B0′。最后,对0～40 GPa压强范围内Mulliken布居分析变化情况作了讨论。     

掺杂单层MoS_2电子结构的第一性原理计算

采用第一性原理研究Cu,Ag,Au掺杂单层MoS_2的键长畸变、能带结构和态密度。探讨Cu,Ag,Au掺杂对单层MoS_2电子结构的影响。结果表明:Cu,Ag,Au在S位掺杂的杂质能都低于在Mo位掺杂的杂质能,其在S位掺杂的体系的稳定性强于在Mo位掺杂的体系。在S位掺杂时,杂质与最近邻的Mo,S原子的键长都发生了畸变,畸变率最大的是dAu-Mo,达23.8%。与单层MoS_2的超胞相比,掺杂体系的禁带中出现了4条新能级,导带和价带的能量向低能区移动。杂质原子周围存在着电荷聚集,同时也存在电荷损失。     

MXenes结构Mo2C,Zn2N和Pb2C的第一性原理研究

基于密度泛函理论,研究了MXenes结构Mo_2C,Zn_2N和Pb_2C系列材料的电子结构、磁结构以及双轴对称应力的影响。研究发现,Mo_2C平衡晶格参数下为半金属(half-metal),并且具有高达8.0μ_B的超大磁矩和4.5 eV的半金属带隙;Zn_2N在平衡晶格参数下表现为准金属(semimetal)特性,而Pb_2C则为普通无磁性金属材料。在面内双轴对称应力作用下,Mo_2C在很大畸变范围内均能很好保持良好的半金属性;Zn_2N的准金属特性对于拉伸应力不敏感,而压缩应力下其semimetal能带结构较容易被破坏;压缩应力作用下,Pb_2C可以实现由普通无磁性金属转变为semimetal。作为已开发出的为数不多的MXenes结构自旋电子学材料,该系列材料将是未来低维自旋电子学材料的良好候选材料。     

掺P锐钛矿相TiO2第一性原理计算

采用广义梯度近似处理的全电势线性缀加平面波法计算了掺P锐钛矿相TiO2的电子密度、能带结构和态密度.计算结果表明,P掺杂使锐钛矿相TiO2在费米能级附近出现3条杂质能带,使能带宽度减小,从而有效地提高了TiO2的可见光响应.     

锆钛酸钡(BZT)电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的赝势平面波法,对Zr掺杂BaTiO3(BTO)的电子结构进行了第一性原理研究.结果表明,纯四方相钛酸钡的禁带宽度为1.863eV;随着锆含量的增加,锆钛酸钡(BZT)的总态密度向高能量方向移动且禁带宽度逐渐增大,导电性能降低,介质损耗减小.     

高压下超导体FeSe电子结构的第一性原理研究

从头计算了高压下超导体FeSe体相的性质,参数设定和性质计算都基于密度泛函理论,交换相关能采用GGA,泛函形式为PBE,原子间相互作用的描述采用超软赝势。计算发现压力使FeSe4四面体发生畸变,Fe的3d轨道劈裂为t2g轨道和eg轨道,并且Fe的d轨道劈裂能在一定压力范围随压力增加而变大,其中t2g电子具有空穴的导电特征,eg电子为电子导电特征;在费米面附近Fe的3d电子的态密度与总能态密度几乎相等,说明物质的超导电性源于同一层之间的Fe2+的相互作用。     

单点缺陷氧化石墨烯电子结构与光学特性的第一性原理研究

本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似和广义梯度近似下,研究了单点缺陷下不同结构氧化石墨烯的电子结构和光学特性。研究结果表明:文中四种构型的氧化石墨烯为力学稳定结构,其中包含不饱和氧原子的氧化石墨烯结构在水裂解及制氢中具有重要应用潜力。能带及分波态密度计算结果表明,包含不饱和氧原子的构型为间接带隙半导体,其余构型均为直接带隙半导体,且掺杂类型和带隙值随结构不同而改变。氧化石墨烯的光学吸收表现为各向异性,且在垂直于平面方向上的吸收边蓝移到近紫外可见光区。包含sp3杂化形式的结构光学吸收系数比包含sp2杂化的结构高,说明碳氧双键和悬挂键的存在对吸收光谱有重要影响。     

Cr掺杂AlN半导体电磁性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下分别计算了无掺杂和掺杂过渡金属Cr原子的AlN半导体的电磁性质,结果表明,掺杂后AlN由半导体转变为半金属,并具有较宽的半金属能隙.当掺杂浓度为25%、12.5%、5.6%时,半金属能隙分别为0.8eV、1.1eV、1.2eV.以掺杂浓度为12.5%的Cr-AlN(2×2×1)为例,详细分析了其能带结构、态密度分布和电子布居数以及磁矩等.     

Ti3SnC2电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函数理论框架下的第一性原理研究了Ti3SnC2的电子结构,利用GGA-PW91基组对Ti3SnC2晶体结构进行了优化,并计算了Ti3SnC2的能带结构、总态密度和各原子的分态密度.对能带和总态密度的计算结果表明,Ti3SnC2在费米能级处电子态密度较高,材料表现出较强的金属性,同时材料的导电性为各向异性.Ti3SnC2各原子的分态密度图的计算结果表明,其导电性主要由Ti2的3d电子决定,Ti1的3d态电子、Sn的5p态电子和C的2p态电子也有少量贡献.决定材料电学性质的主要是Ti的3d、Sn的5p和C的2p态电子的p-d电子轨道杂化,而p-d电子轨道杂化成键则使材料具有比较稳定的结构.     

Ti2GeC电子结构和弹性性质的第一性原理研究

采用第一原理的方法研究了Ti2GeC的电子结构和弹性性质.从电子结构中可以看出,Ti2GeC中存在着共价键、离子键和金属键3种键.在态密度和Mulliken布居分析中有赝能隙和电荷转移.还得到了体模量、杨氏模量、切变模量、泊松比和德拜温度等物理参数.各向异性参数表明了Ti2GeC在压缩和剪切上主要呈现出各向同性.     

A note on a variational principle for crystal physics

A variational principle for coupled piezoelectric heat conduction is derived. The bilinear convolution due to Gurtin is used to formulate a general variational function. An extended function is presented that is suitable for finite element analysis.     

Study of Cu-doping effects on magnetic properties of Fe-doped ZnO by first principle calculations

Using ab initio calculations on Zn_{0.975? x} Fe_0.025Cu _x O (x = 0, 0.01, 0.02, 0.05), we study the variations of magnetic moments vs Cu concentration. The electronic structure is calculated by using the Korringa-Kohn-Rostoker (KKR) method combined with coherent potential approximation (CPA). We show that the total magnetic moment and magnetic moment of Fe increase on increasing Cu content. From the density of state (DOS) analysis, we show that Cu-induced impurity bands can assure, by two mechanisms, the enhancement of Fe magnetic moment in Zn_{0.975? x} Fe_0.025Cu _x O.     

Effect of Ru on microstructural evolution during heat treatment in single crystal superalloys

Abstract

The effect of Ru addition on the as cast microstructure, structural evolution during heat treatment and long term aging was employed in single crystal superalloys with different contents of Ru addition (0, 1·5 and 3·0 wt-%). The results show that NiAl based β phase can occur in the interdendritic region in 3Ru alloy. With increasing Ru content in the alloys, the incipient melting temperature of alloy decreases gradually, while the liquidus and solidus changed slightly. After solution treatment and the same aging treatment, the γ′ phase size decreased with increasing Ru addition. An remarkable inverse partition of alloying elements, i.e. more matrix forming elements Re and Mo distribute to the γ′ phase and more Ni element distribute to the matrix, was observed in the alloys with more Ru content after aging treatment. Ru addition can accelerate the rafting of γ′ phase and suppress the precipitation of topologically close packed (TCP) phases effectively.     

Effect of element Ru on microstructure and creep behaviour of single crystal nickel-based superalloy

By means of creep property measurement and microstructure observation, the influence of element Ru on the microstructure and creep behaviour of single crystal nickel-based superalloy is investigated. The results show that the plate-like μ phase is precipitated along {111} plane of the Ru-free alloy during thermal exposure at 1080°C and creep at 980°C. And the precipitation of μ phase in the alloy with 6(wt)%Mo and 6(wt)%W may be restrained by adding 2% Ru element. Compared to Ru-free alloy, the creep life of the 2% Ru single crystal alloy at 980°C200 MPa increases form 123 h to 333h. Compared to the 2% Ru alloy, the precipitated plate-like μ phase in the Ru-free alloy may promote the initiation and propagation of cracks along the γ matrix up to fracture, which is thought to be the main reason of the alloy having a lower creep resistances and shorter lifetime.     

锐钛矿高氧空位浓度F'色心吸收光谱的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法计算了3种模型高氧空位浓度不同的锐钛矿晶体的吸收谱带,发现产生F'色心,而不能产生F色心;锐钛矿高氧空位范围内浓度越高,光能量吸收越强;浓度不同的高氧空位锐钛矿形成不同的吸收谱带;锐钛矿晶体的高氧空位浓度不同,F'色心引起的透射光不同,观察得到的颜色不同,和缺陷化学实验中得到的变化趋势相一致.     

Mossbauer evidence for Ru(IV) and Ru(II) in TiO2

The Mössbauer absorption of the 89.4 keV line of ⁹⁹Ru has been measured at 4.2 K for samples of Ru in TiO₂ and in TiO₂ doped with Ta. We deduce that Ru replaces Ti substitutionally in TiO₂ as Ru(IV) and that no delocalisation of the four Ru(IV) 4d electrons occurs. If the donor Ta is added to the system, the ion Ru(II) is formed, demonstrating that Ru behaves as an acceptor in TiO₂.     

二维声子晶体异质结声波导特性研究

以二维铝圆柱／空气正方格子声子晶体为研究对象，通过用两列正方散射柱替换原型散射柱构造了异质结，采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质结的声波导特性。结果表明，当f=0．7、fd=0．5，旋转散射柱时，缺陷带出现在-45°〈θ〈45°范围内，数量、位置随旋转角变化，且缺陷带的分布关于（01）方向对称；对于给定的f=0．7，只要方形散射柱对角线在（10）方向的投影小于2．118R时，带隙中就有缺陷带出现，带隙中缺陷带的数量随fd的增加而减少；当fd很小时，缺陷柱的方位、横加面形状对声波导没有影响。     

SnO2(110)表面电子结构的第一性原理

应用第一性原理DFT(密度泛函理论)研究了具有(1×1)和(2×1)对称性的SnO2(110)氧化表面、还原表面和缺陷表面的几何结构与电子结构,重点分析了表面氧空穴(O vacancy)对表面电子结构的影响以及对气体分子吸附的影响.研究结果表明,由于表面空穴的存在,SnO2(110)表面能隙中都出现了明显的表面态,由于表面氧的流失而留下来的电荷是产生这些表面态的主要原因,这些电荷主要集中在Sn上和附近的空穴中,与这些电荷相关的轨道是氧化物表面吸附研究的关键.