LaNi5的电子结构

采用总体能量平面波赝势方法, 并结合超软赝势技术, 计算了金属La、 Ni及合金LaNi5的总体能量、能带结构、电子态密度以及Mulliken布居值. 根据计算结果, 分析了La、 Ni和LaNi5的电子结构. 结果表明: 形成合金后费米面能量位置漂移, 介于Ni和La的费米面之间, 费米面上主要是Ni 3d电子; 费米面附近导带的电子结构变化较大; 合金中La和Ni间存在电子转移, 形成了弱的La-Ni键, 且带部分离子性; 与纯金属相比, 形成合金后La的稳定性增强, 而Ni的稳定性减弱. 计算了LaNi5的理论生成热, 结果能较好地符合实验值.     

LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相的密度泛函研究

基于密度泛函理论,采用全势线性缀加平面波方法（FLAPW）,研究LaNi4.5Al0.5储氢合金固溶相α-LaNi4.5Al0.5H0.5和α-LaNi4.5Al0.5H1.0中H原子的占位、态密度和电子密度,分析了H原子的加入对固溶体电子结构和稳定性的影响。结果表明：从能量角度计算得到α-LaNi4.5Al0.5H0.5中H原子最可能占据靠近Al的6m位,α-LaNi4.5Al0.5H1.0中的两个H原子最可能占据6m和4h＊位;随着H原子的增加,晶胞主要沿着c轴方向膨胀;Al和Ni,H之间的相互作用是合金含氢固溶体保持稳定的主要因素;态密度图中低能量区域的态密度越大固溶体越稳定;如果EF处于带隙的底部,则体系较稳定。计算结果与已有的实验结果非常一致。     

LaNi4.75Al0.25储氢材料的密度泛函理论研究

在全电子水平上，基于广义梯度近似（GGA）密度泛函和全势能线性缀加平面波方法（FLAPW），研究了LaNi4.75Al0.25的晶体结构。采用GGA Perdew96交换相关泛函，计算给出了LaNi4.75Al0.25的晶胞参数为a=b=0．5033nm、c=0．4018nm、a／c=1．252，Al原子最可能占据的3g格位的等效位置（0．75，0，0．5），计算还给出了合金的能带结构、态密度（DOS）和电荷密度图，计算结果与实验值符合得相当好。     

Fe2TiGe0.25As0.75合金电子结构的第一性原理研究

利用第一性原理计算方法研究了Fe2TiGe0.25As0.75合金的电子结构。能带结构和态密度的计算结果表明该合金自旋向下的子态在费米面处有一宽度为0.71 eV的能隙,Fe2TiGe0.25As0.75合金是一种半金属铁磁体,其半金属隙为0.31 eV。合金的分子磁矩满足Slater-Pauling规则,Fe原子是分子磁矩的主要贡献者。     

FULL-ELECTRON CALCULATION OF α-LaNi5H0.5 and β-LaNi5H3

在全电子水平上,基于广义梯度近似密度泛函和全势线性缀加平面波方法,计算出了LaNi5储氢合金固溶相α-LaNi5H0.5与中间相β-LaNi5H3的晶体结构、态密度和电荷密度等特征.在α相区域中,通过对5种不同间隙位置的能量计算得到12n位最稳定;点阵常数a随着H原子增多而增大,而c基本为一常数.在α→β相区域中,a值随着H原子的增多进一步增大,而c值增大相对较小.计算值与实验结果一致.     

Co掺杂镧镍合金及氢化物的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(Density functional theory’DFT)的总体能量和平面波赝势方法,计算了LaNi5-xCox(x=0, 0.5)贮氢合金及其氢化物的晶体结构、电子结构和成键特性,获得了其总体能量、能带结构、态密度以及Mulliken布居值;计算结果表明：在LaNi5合金中,Ni2c与La原子间的相互作用大于Ni3g与La原子间的相互作用,Ni2c－Ni2c和Ni3g－Ni3g原子间存在明显的共价作用。合金中引入Co原子和H原子后,Ni2c－Ni2c和Ni3g－Ni3g相互作用明显减弱。H与Ni3g之间共价作用明显大于H与Ni2c间作用,即在四面体中引入H后,晶格膨胀导致Ni2c原子向外移动,使合金a轴膨胀大于c轴膨胀     

Ti及氢化物几何与电子结构的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的总体能量平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),对hcp结构的Ti及Ti-H体系超原胞进行第一性原理计算,获得该体系结构的晶格常数、总体能量、能带结构、态密度以及Mulliken布居数等参数.结果表明:Ti晶胞中引入H原子后,晶体杂质形成能降低,晶胞体积发生膨胀,且随氢含量增加,晶胞晶格畸变程度越大,体积增加越明显;从能带结构、电子态密度分布及布居电荷变化可知,加入H后晶胞中储存H的八面体原子间大部分Ti-Ti键增强,费米面向低能方向移动,合金活性得到改善,发生转移的电子主要以TiP轨道电子为主.     

Ir-Rh合金力学性能的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理分析方法,用虚拟晶格近似方法计算了Ir-x Rh (x=0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、17、20、22、25、27、30)合金的晶格参数、体积模量、剪切模量、杨氏模量等力学参数。通过计算焓变值、电子态密度、能带结构从电子角度分析Rh掺杂对Ir-Rh合金力学性能的影响。结果表明：在Ir中掺杂少量Rh,能够提高材料的强度和硬度,在Ir-5Rh处达到顶点,之后随着Rh含量增加略有下降后继续升高,在Ir-10Rh处达到最大值,且数值与Ir-5Rh基本一致;随着Rh含量的增加,焓变值的绝对值由0.186 eV逐渐增加到0.634 eV,Ir-Rh合金热力学稳定性提高。另外,Ir-Rh合金的态密度、能带结构结果表明随着Rh含量的增加,键能升高,Ir-Rh合金脆性逐渐增大。     

Heusler合金Ni2MnGa磁性微观机理的第一性原理

采用量子力学计算软件包研究了单晶Heusler合金Ni2MnGa的结构参数、磁矩、四方变形以及磁性微观机理,并将计算结果与实验值和其它理论计算值进行了比较.计算所得的结构参数和磁矩相对于局域自旋密度近似值而言,与实验值符合得更好.四方变形中,发现磁矩在c/a=1附近有一个尖锐的最小值,在c/a≈0.94处有一个局域最大值,此磁矩的局域最大值对应着一个稳定的马氏体.总磁矩随c/a的变化主要来自Ni原子:由于一个原胞中有两个Ni原子对其总磁矩作了贡献,因而屏蔽了Mn原子的贡献所致.对总态密度的分析表明,自旋向上的态密度位于费米面以下,而自旋向下的态密度有两个主峰,分别位于费米面两侧,这是磁有序合金的一个典型特性.且合金磁性主要源于Mn原子的d-eg和d-t2g亚带,这与实验结果一致.     

ZnRh_2O_4电子结构与光学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函第一性原理的GGA方法,研究ZnRh2O4的电子结构和光学性质。计算结果表明:ZnRh2O4具有明显的半导体能带结构特征,其带隙宽度为1.084eV,且在费米能级附近的态主要由Rh的4d态构成。ZnRh2O4的静态介电常数为8.215,静态折射率为2.866,介电函数吸收边位于1.0eV附近。在能量为0～8.44eV区域,ZnRh2O4的反射系数随着能量的升高而逐渐增大;随后随能量的增大而逐渐减小;在能量为11.98eV时,达到极小值,然后随能量的增大,再次逐渐增大;在能量为13.762eV时,再次达极大值,随后反射系数陡降;ZnRh2O4的吸收系数的数量级达105cm-1,且吸收主要发生在低能区,其电子能量损失谱的共振峰在14.226eV处,与此能量时反射系数的陡降相对应。     

低钴储氢合金Ml0．9Mg0．1Ni3．4Co0．3Al0．3电化学性能研究

为了降低AB5犁储氢合金的成本，对低钴的Ml0．9Mg0．1Ni3．4Co0．3Al0．3合金的组织结构和性能进行了研究，并与工业储氢合金MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3进行了对比。实验结果表明：此低钴合金是由LaNi5主相和LaNi3第二相构成。它们的储氢晕（ω,％）分别为1．36％和1．37％，最大放电容量分别为320mAh／g和324mAh／g，循环稳定性为：300次充放电循环后，2种合金剩余容晕都是88％。但Ml0．9Mg0．1Ni3．4Co0．3Al0．3的高倍率放电性能明显优于MmNi3．55Co0．75Mn0．4Al0.3合金。主要原因是由于LaNi3第二相的乍成不仪提高了合金颗粒表面的电化学催化活性，而且提高了结构韧性从而抵消了低钴合金颗粒粉化的不利影响。     

BiOCuS电子结构、化学键和弹性性质的第一性原理研究(英文)

利用基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)研究四方相BiOCuS的电子结构、化学键和弹性性质。能带结构显示,BiOCuS为间接带隙半导体,带隙宽为0.503eV;态密度和分态密度的结果表明,费米能级附近的态密度主要来自Cu-3d态。布居分析表明,BiOCuS中的化学键具有以离子性为主的混合离子?共价特征。计算得到四方相BiOCuS的晶格参数、体模量、剪切模量和单晶的弹性常数,由此导出弹性模量和泊松比。结果表明,BiOCuS是力学稳定的,且具有一定的延展性。     

LaNi5-H体系计算机模拟

采用CASTEP软件,应用总能赝势方法对LaNi5与氢相互作用体系进行了模拟计算.计算中设置赝势为超软赝势,对交换关联能项采用广义梯度近似(GGA),对电子采用自旋极化处理.每个体系均采用完全的结构优化来计算平衡时的体系总能量.计算结果表明,氢原子在钯晶格中最有利位置是八面体间隙位,空位反而不利于氢原子占据.LaNi5H中氢原子在LaNi5晶格中最有利的位置是由2La2Ni组成的四面体间隙位.     

First principles study of electronic structure of CeNi4Cu

The results of the electronic structure investigation of CeNi₄Cu with the hexagonal CaCu₅-type structure have been presented. The results show domination of the 3d electronic states of Ni below the Fermi energy as well as the participation of 3d electronic states of Cu in the density of states in the energy region from −5 eV to −1 eV. The itinerant electrons of Ni and Cu are found to play a significant role in increase of the degree of hybridisation of Ce 4f with Ni 3d bands at the Fermi level. The hybridisation effects in valence band of CeNi₄Cu are discussed. The calculated value of electronic specific-heat coefficient does not suggest a heavy-fermion behaviour in the studied system.     

Density functional calculation of equilibrium geometry and electronic structure of pyrite

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰｙｒｉｔｅ (ＦｅＳ2 )ｉｓａｔｙｐｉｃａｌ 3ｄｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌ.Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃ ｔｕｒｅｏｆＦｅＳ2 ｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｓｅｒｉｅｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｄｉｓｕｌｆｉｄｅＭＳ2(Ｍ =Ｆｅ ,Ｃｏ ,Ｎｉ ,Ｃｕ ,Ｚｎ)ｗｉｔｈｔｈｅｐｙｒｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｗｉｄｅｒａｎ…     

Electronic structure and transport properties of Fe–Al alloys

Electronic structure of iron-aluminides (Fe_1−xAl_x) has been calculated for a range of aluminum concentration (0⩽x⩽0.5) by using first principles density functional theory to explain the variation of electrical resistivity with increasing Al content. The Fe–Al intermetallics are modeled by a cluster of 15 atoms confined to their bulk geometry. The location of Al atoms as a function of concentration, x was determined by minimizing the total energy of the clusters. The electronic structure was determined by calculating the total as well as partial density of states around each of the Fe and Al atoms. With increasing Al concentration, the transfer of Al 3p electrons into the minority 3d orbital of Fe not only has a profound effect on the magnetic properties of these intermetallics, but affects their transport properties as well. For example, the observed anomaly in the electrical resistivity of Fe_1−xAl_x that peaks at x=0.33 is found to be a direct consequence of the filling of the Fe 3d orbital with Al valence electrons. The density of states is characterized by three distinct features: a narrow 3d band just below the Fermi energy originating from the Fe atoms, an Al s-band lying deeper in energy, and an Al p-band above the Fermi energy. The energy gap between Al 3p and Fe 3d density of states decreases with increasing Al concentration and for x=0.40, the density of states at the Fermi energy is a strongly hybridized p–d state giving Fe_1−xAl_x metallic-like properties. These features are consistent with the recent photoemission studies carried out at the synchrotron facility at Lawrence Livermore National Laboratory. An anomaly in the temperature dependence of electrical resistivity is also explained in terms of the unique electronic and magnetic structure of these intermetallics.     

Structural stability of intermetallic compounds of Mg-Al-Ca alloy

A first-principles plane-wave pseudopotential method based on the density functional theory was used to investigate the energetic and electronic structures of intermetallic compounds of Mg-Al-Ca alloy, such as Al2Ca, Al4Ca and Mg2Ca. The negative formation heat, the cohesive energies and Gibbs energies of these compounds were estimated from the electronic structure calculations, and their structural stability was also analyzed. The results show that Al2Ca phase has the strongest alloying ability as well as the highest structural stability, next Al4Ca, finally Mg2Ca. After comparing the density of states of Al2Ca, Al4Ca and Mg2Ca phases, it is found that the highest structural stability of Al2Ca is attributed to an increase in the bonding electron numbers in lower energy range below Fermi level, which mainly originates from the contribution of valence electron numbers of Ca（s） and Ca（p） orbits, while the lowest structural stability of Mg2Ca is resulted from the least bonding electron numbers near Fermi level.     

基于第一性原理计算V元素对高熵合金Al0.4Co0.5VxFeNi的组织及性能影响

采用第一性密度泛函理论,结合虚拟晶体近似（VCA）的方法建立晶体结构模型,开展高熵合金Al0.4Co0.5Vx FeNi的结构性能、弹性性能及基态能量计算。根据能量最低原理可确定,Al0.4Co0.5Vx FeNi高熵合金的最优K-point值为12×12×12,截断能为1000 eV。计算结果表明：Al0.4Co0.5Vx FeNi系高熵合金均可生成fcc+bcc结构,fcc的力学稳定性明显优于bcc的力学稳定性。V元素含量由0.2增至0.8时,bcc点阵常数降低约4%,fcc晶格常数降低约6%。随着V元素的增加,Al0.4Co0.5Vx FeNi合金的体模量、剪切模量逐渐减小。V元素含量为0.8时,bcc结构的泊松比异常增加,进一步说明了随着V元素含量的增加,材料的塑性变形能力降低,材料的脆性增加。经试验验证,Al0.4Co0.5Vx FeNi系高熵合金均由fcc和bcc组成,组织形貌均为两相组织;V元素含量由0.2升至0.8时,延伸率降低约85%,该试验结果与第一性原理计算的结果较为吻合。