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.     

正交FeH5结构、力学和电子性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)对在300 GPa下正交Cmca-FeH5晶体的结构、力学及结构电子特性进行理论研究.获得了Cmca-FeH5的晶格常数和键长,计算结果与之前的理论数据相符合;计算分析了其能带结构和电子态密度,表明压强为300 GPa时Cmca-FeH5呈弱金属性;采用能量-应变(E-S)和应力-应变(S-S...     

N掺杂位置对四方相PbTiO_3电子结构和光学性能的影响

用第一性原理计算了N掺杂四方相钛酸铅的结构参数、形成焓、电子结构和光吸收,研究了N掺杂位置对钛酸铅性能的影响。N掺杂钛酸铅是典型的p型半导体,杂质能级主要由N 2p态贡献。N替位O(1)位置与N替位O(2)位置钛酸铅的形成焓差值很小。N替位O(1)位置钛酸铅在价带顶出现两条交互的杂质能级,N替位O(2)位置的钛酸铅在价带顶出现两条分离的杂质能级。N替位O(1)位置的钛酸铅的相对空穴数是1.729,N替位O(2)位置的钛酸铅相对空穴数为1.327。与N替位O(1)位置钛酸铅相比,N替位O(2)位置钛酸铅在300nm到1400nm区域光吸收强度明显增强。     

CrSi2能带结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）赝势平面波方法，对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算，能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体，禁带宽度为0．353eV,其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定；计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等。经比较，计算结果与已有的实验数据符合较好。     

外压力下TiN电子结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,研究了fcc-TiN在不同压力下的稳定性以及电子结构。通过焓压计算得到TiN由fcc结构到bcc结构的相变压力值约为350GPa,并研究了fcc-TiN的力学稳定性。对fccTiN以及bcc-TiN的电子结构进行计算,对得到的电荷密度、能带结构以及电子态密度进行综合分析和比较,发现随着压力的增加TiN的金属性降低。     

压力下纤锌矿ZnS电子结构的第一性原理研究

计算了纤锌矿ZnS以及压力体系下的电子结构,分析和比较了体系的能带结构、态密度、费米能级以及应力对ZnS体系电子结构的影响.所有计算都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理平面波超软赝势方法.结果表明:随着压力的逐渐增大,Zn-S键长缩短,相互作用增强,价带与导带分别向低能和高能方向移动,带隙Eg展宽,这从理论上解释了ZnS带边和能隙与压力的关系.     

菱镁矿MgCO3热力学性质的第一性原理研究

采用第一性原理(First principles)的赝势平面波法,结合广义梯度近似(GGA)及PW91算法,对煤中含镁物质菱镁矿MgCO3的电子结构和热力学性质进行了计算.首先,对菱镁矿MgCO3的结构进行优化,使其达到最稳定的状态,计算结果表明菱镁矿MgCO3晶胞体积V0=289.5320a.u.3,晶胞参数为a=b=4.7888A,c=14.5785A.其次,由声子谱态密度方法计算了菱镁矿MgCO3的熵、热容、焓及吉布斯自由能.最后,由相应的数据作出图 像,再由图像拟合成函数表达式.由微观计算得出的结果为煤灰结渣问题的研究提供了理论上的指导.     

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.     

Ta2N3电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函第一性原理的GGA方法计算研究了Ta2N3的能带结构、态密度、分态密度和光学性质.计算结果表明,Ta2N3具有明显的金属能带结构特征,且在费米能级附近,Ta的5d态与N的2p态杂化,Ta-N以共价键相互作用.Ta2N3的静态介电常数为77.428,静态的折射率n0为8.88,而介电函数的虚部随能量的增加而减小.Ta2N3多晶体的反射系数在0～1.65eV区域随能量的增加而逐渐减小,在1.65eV附近达极小值,此后随能量的增加而增大,但在15eV时发生陡降.Ta2N3多晶体的吸收系数数量级达105 cm-1,且在高能区对光子的吸收较少,其电子能量损失谱(EELS)的共振峰在15eV处,与此能量时反射系数的陡降相对应.     

CdO电子结构与光学性质的第一性原理计算

计算了CdO电子结构和光学线性响应函数,从理论上给出了CdO材料电子结构与光学性质的内在关系.所有计算都是基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.利用精确计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的CdO材料的能量损失函数、介电函数、反射谱,理论结果与实验符合,通过电荷密度差分图分析了CdO材料的化学和电学特性,为CdO光电材料的设计与大规模应用提供了理论依据.同时,计算结果也为精确监测和控制该类氧化物材料的生长过程提供了可能性.     

基于第一性原理研究RuAl_2的结构与力学性能

应用第一性原理密度泛函理论方法计算了RuAl_2的晶格参数、弹性模量、B/G比值和电子结构。理论计算得到的晶格参数与实验值比较吻合。其中,计算得到RuAl_2的体弹性模量B为185GPa,剪切模量G为125GPa,杨氏模量E为306GPa,理论计算的得到的维氏硬度为18.3GPa。B/G比值小于1.75,说明这种金属间化合物在基态下是脆性材料。这种高的弹性模量主要是由于晶体中Ru的4d电子轨道和Al的3p电子轨道上的电子局域杂化,形成较强的Ru-Al共价键所致。     

PbTiO3铁电薄膜晶化工艺研究

对sol-gel法制备的PbTiO3薄膜采用不同晶化工艺进行晶化,研究了晶化温度和基片对薄膜晶化的影响.研究表明,采用快速晶化工艺时,在550～750℃的较宽温度范围内,薄膜能够结晶形成稳定钙铁矿相结构,在LaAlO3基片上能获得结晶良好、具有(001)择优取向的PbTiO3薄膜.与常规晶化相比,快速晶化处理的薄膜结晶质量好,晶粒较小、分布均匀致密.     

Ni掺杂CdS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,对纤锌矿结构CdS和CdS∶Ni几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质进行了系统的研究。计算结果表明,Ni原子掺入CdS后晶格常量均减小,晶格发生局部畸变;Ni的掺杂在费米面附近引入杂质能级,极大地提高了CdS系统的导电性。光学性质的计算结果显示,掺杂导致在可见光区域出现了强度微弱的新吸收峰。所有结果表明,Ni掺杂CdS体系是极具潜力的透明导电材料。     

LiNbO3和LiTaO3晶体电子结构、平面声波和光折射特性

本研究基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法计算了LiNbO₃和LiTaO₃的晶格参数、电子结构和弹性常数, 并利用Christoffel方程研究了二者平面声波特征。结果表明: 两者的理论计算晶格参数和弹性常数与实验值接近, 禁带宽度分别为3.78和3.98 eV, 导带底和价带顶主要由O-2p和Nb-4d(Ta-5d)态电子贡献。化学键理论揭示Li和Nb(Ta)与O原子之间有两种成键类型。 电荷布局分析结果显示有两种相应的重叠布居数, Nb(Ta)-O键呈现强共价键作用, 并且Nb-O(Ta-O)键长小于Li-O键长。LiNbO₃和LiTaO₃晶体平面声波有两支横波和一支纵波, 纵波速度大于横波速度, 在xy平面呈现六重对称性, 在xz和yz平面各向异性程度强于xy平面, 沿[001]、晶向上两支横波振动速度相等。最后利用模守恒赝势(Norm-conserving)计算了介电常数和静态折射率, 计算表明LiNbO₃晶体的折射性能和非寻常光(e光)离散程度均强于LiTaO₃晶体。     

水热-溶胶凝胶法合成PbTiO3/NiTi复合膜工艺研究

进行了水热－溶胶凝胶复合法合成PbTiO2/NiTi的探索研究，结果表明，采用该方法合成PbTiO3陶瓷膜为四方钙钛矿结构，陶瓷膜易于在水热反应后的金属基体表面形核长大，陶瓷薄膜生长均匀，结晶度和纯度也明显高于溶胶凝胶法制备的PbTiO3膜。     

以第一性原理研究CaCO_3的表面能与电子结构

采用第一性原理方法和slab模型研究了方解石型CaCO3(10~10)和(0001)晶面的表面能、表面驰豫与电子结构。结果表明(0001)面因较高的表面能而更不稳定,易与其它物质反应且具有较快的生长速度。(10-10)晶面因表面能低而生长缓慢,容易暴露。弛豫后(10-10)表面的Ca、C原子向内收缩而O原子却略微向外扩张,CO2-3集团发生转动使结构更稳定。(0001)表面的Ca原子以及第二层的C、O原子均向内收缩并且原子弛豫程度比(10-10)面大。计算的DOS表明:与CaCO3体相约5.0eV的带隙相比,表面结构的带隙略微减少,而(0001)表面减少更多。虽然表面C原子与O原子由于强烈的DOS交叠形成典型的共价键,而Ca-O键则相对较弱,(0001)表面结构的C-O和Ca-O键相对更弱,且表面稳定性主要与O-p电子有关。电荷密度表明(0001)面内的C原子与周围3个O原子之间存在强烈的C-O共价键而组成三角形状的CO2-3集团,其键能远大于Ca-O键。(10-10)表面模型的CO和Ca-O键均比(0001)面强,并且表面的电荷密度也高于(0001)面,因而更稳定。     

PbTiO3纳米晶的制备及表征

以硬脂酸、乙酸铅和钛酸丁酯为原料用硬脂酸凝胶法合成ＰｂＴｉＯ３纳米晶原粉，利用改进的烧结设备，同时采用Ｎ２气氛下预烧，通过调节Ｎ２和Ｏ２的流量控制烧结气氛，得到粒径重复性好的ＰｂＴｉＯ３纳米晶，用差热分析，热重分析和Ｘ－射线衍射对合成过程进行了研究，用透射电镜考查纳米晶的粒度和形貌，用５ＤＸ－红外光谱仪对ＰｂＴｉＯ３纳米晶的红外透射谱进行了测试分析。     

K掺杂立方相Ca2Si电子结构及光学性能的研究

基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,采用广义梯度近似（GGA）对掺K的立方相Ca2Si的电子结构和光学性能,包括能带结构、态密度、介电函数、折射率、反射率、吸收系数、光电导率及能量损失函数进行理论计算,结果表明,掺K后立方相Ca2Si的能带向高能方向发生了偏移,形成直接带隙的P型半导体,禁带宽度为0.6230eV,光学带隙变宽,价带主要是Si的3p、Ca的4s、3d以及K的3p、4s态的贡献;静态介电函数ε1（0）=14.4;折射率n0=3.8;吸收系数最大峰值为3.47×105cm-1。通过掺杂调制材料电子结构和光电性能,为Ca2Si材料光电性能的开发与应用提供了理论依据。     

化学共沉淀法制备纳米级PbTiO_3粉末

本文以Ｈ２ＴｉＯ３、Ｈ２Ｏ２、ＮＨ３、Ｐｂ（ＮＯ３）２为主要原料，用化学共沉淀法制备了纳米级ＰｂＴｉＯ３。确定了反应物Ｈ２ＴｉＯ３、Ｈ２Ｏ２、ＮＨ３的最佳摩尔比为１∶８∶２。用不同的退火温度和退火时间对样品处理得到相应粒径的纳米粉体，再由Ｘ射线和透射电镜对这些粉体进行了评估。并对反应的机理作了初步探讨。