钼酸镉晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文利用了基于密度泛函理论的第一性原理和平面波赝势方法计算了CdMoO4晶体的电子结构和光学性质.分别采用了广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)对晶胞参数进行优化,得到了最稳定状态下的晶胞参数.在优化结构的基础上得到了两种近似下的能带结构,电子态密度和介电函数.能带结构表明CdMoO4的价带顶和导带底均在Γ点,直接带隙分别为2.342 eV (GGA),2.241 eV (LDA).电子态密度计算结果说明Mo4d和O2p轨道之间强烈杂化形成Mo-O共价键,且其键性强于Cd-O键.计算得到的介电函数实部与虚部和Abraham等用WIEN97软件计算的结果吻合得较好.     

正交相Ca_2Ge电子结构及介电极化特性的第一性原理研究（英文）

采用基于密度泛函理论的第一性原理超软贋势平面波方法计算了Ca_2Ge的电子结构、各方向的介电函数和极化对各方向的介电函数的影响。研究结果表明:Ca_2Ge是带隙值Eg=0.483 e V的直接带隙半导体,价带主要由Ca 3d和Ge 4p电子贡献,价带中存在s-p-d和p-d两种轨道杂化,导带主要由Ca 3d电子贡献,不存在杂化轨道。Ca_2Ge介电函数存在各项异性,当受到极化时,(100)和(001)方向的介电常数减小,虚部的第一介电峰呈现蓝移现象,最大介电峰增强,电子跃迁增加;(010)方向的介电常数增加,虚部第一介电峰呈现红移,最大介电峰增加。说明极化促进电子跃迁,是调控电子跃迁的有效手段,计算结果为的研究提供理论参考。     

（100）应变对正交相Ca2P0.25Si0.75能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理赝势平面波方法对（100）应变下正交相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算.计算结果表明：（100）面在晶格发生100％～116％张应变时,带隙随着应变增加而减小;在晶格发生96％～100％压应变时,带隙随着张应变的增加而增加;88％～96％压应变时,带隙随着压应变的增加而减小;当压应变大于88％后转变为间接带半导体.当施加应变后光学性质发生显著的变化：随着压应变的增加静态介电常数、折射率逐渐减小,张应变则反之.施加压应变反射向低能方向偏移,施加张应变反射向高能方向偏移,但施加应变对反射区域的影响不显著.施压应变吸收谱、光电导率的变化与介电函数和折射率相反.综上所述,应变可以改变Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节Ca2P0.25Si0.75光电传输性能的有效手段.     

Ce和Ca共掺杂BaTiO_3陶瓷的结构和介电性质研究

通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RS)、扫描电子显微镜(SEM)、电子顺磁共振(EPR)和介电测试技术研究了Ce和Ca共掺杂BaTiO_3陶瓷的结构、价态、位占据和介电性质。Ba/Ti比例有效的影响了陶瓷的结构。所有陶瓷样品中Ce离子不能以Ce~(4+)完全并入Ti位,或以Ce~(3+)完全并入Ba位。当Ba/Ti=1,(Ba_(1-x)Ca_x)(Ti_(0.95)Ce_(0.05))O_3(x=0.05)陶瓷形成单相四方结构,具有Ba位(Ca~(2+)/Ce~(3+))和Ti位(Ca~(2+)/Ce~(4+))混合价态的双位占据,缺陷复合体Ca~(2+)-Ce~(4+)形成。CeCa_5A(Ba/Ti=0.937)陶瓷为单相立方结构,展现一级相变的介电行为,室温附近具有非常高的介电常数(ε′=16000)。     

S掺杂TiO_2的第一性原理分析及光学性质研究

基于密度泛函理论的从头算方法,以锐钛矿TiO_2为研究对象,利用计算机模拟技术分析了S掺杂TiO_2的电子结构。用广义梯度近似法对优化后的理论模型进行单电子能量计算,到完整的和掺S的TiO_2晶体能带、总态密度(TDOS)以及分态密度(PDOS)图。分析了光学性质中的介电函数、吸收系数值。计算结果表明:TiO_2经掺杂后带隙变窄,掺杂后体系的介电函数向低能方向移动,具有优异的介电性能,掺杂体系的吸收边红移。S原子取代TiO_2中的O原子后,价带上方的杂质能级峰强较大,电子在该杂质能级上存在几率较大。在可见光催化实验中,可形成光生电子-空穴的捕获势阱,减小电子与空穴的复合几率,进而提高光催化效果。     

(100)应变对正交相Ca_2P_(0.25)Si_(0.75)能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理贋势平面波方法对(100)应变下正交相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算。计算结果表明:(100)面在晶格发生100%~116%张应变时,带隙随着应变增加而减小;在晶格发生96%~100%压应变时,带隙随着张应变的增加而增加;88%~96%压应变时,带隙随着压应变的增加而减小;当压应变大于88%后转变为间接带半导体。当施加应变后光学性质发生显著的变化:随着压应变的增加静态介电常数、折射率逐渐减小,张应变则反之。施加压应变反射向低能方向偏移,施加张应变反射向高能方向偏移,但施加应变对反射区域的影响不显著。施压应变吸收谱、光电导率的变化与介电函数和折射率相反。综上所述,应变可以改变Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节Ca2P0.25Si0.75光电传输性能的有效手段。     

Gd2O2S电子结构及光学性质的第一原理研究

利用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了Gd2O2S的电子结构及光学性质.能带结构分析表明:Gd2O2S是一种间接带隙的半导体材料,其间接带隙值为3.22 eV,且价带顶和导带底分别位于G点和M点.态密度计算表明价带顶部由O2p和S 3p态杂化而成,导带底部主要由Gd 5d态构成.在对带隙进行1.15 eV的剪刀修正后,通过第一原理方法研究了Gd2O2S的光学性质.计算并分析了Gd2O2S的介电函数、复折射率、吸收系数和透光率.其中,静态折射率的计算值与实验值吻合得很好,Gd2O2S在可见到红外区的理论透光率的计算值为76.5％.     

高氯酸铵电子结构第一性原理研究

基于密度泛函的第一性原理,分别运用局域梯度近似泛函(LDA)和广义梯度近似泛函(GGA)对NH4ClO4晶体结构进行了优化,分析了NH4ClO4的能带结构、态密度、Mulliken布居和电荷密度。结果表明,NH4ClO4是能隙值为5.517eV的绝缘体;导带部分主要由O-2p和Cl-3p轨道构成,价带部分由晶体内各原子轨道构成。NH4ClO4属于典型离子晶体,离子基团中心原子N与Cl采用sp3杂化轨道,分别与H和O原子结合形成共价键,晶体内存在弱氢键N-H…O。     

(Bi2-yCay)(Zn1/3 Ta2/3)2O7陶瓷的介电弛豫和介电性能

研究了(Bi2-yCay)(Zn1/3Ta2/3)2O7(0≤y≤1)材料的组成、结构与介电性能.当Ca含量增加时,材料的相结构由单斜焦绿石相转变为立方焦绿石相.样品在20～85℃,1 MHz时的介电常数温度系数由72×10-6/℃逐渐增加到470×10-6/℃,然后降为-100×10-6/℃,样品在微波频率下的品质因数Q值从1 250逐渐降低至40.在-60～160℃,观测到(Bi1.2Ca0.8)(Zn1/3Ta2/3)2O7样品出现介电弛豫现象.随着Ca含量的增加,介电损耗的弛豫峰向高温移动.比较了同为立方结构相的(Bi2-yCay)(Zn1/3Ta2/3)2O7(0.7＜y＜1)和(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5·Ta1.5)O7介电弛豫温区移动的差异并分析了其形成原因.     

M(BH_4)_n对氢吸附性能的研究

采用DFT中Dmol~3软件包对M(BH_4)_n(M=Ca,Mg,n=1,2,3)进行结构优化,应用Adsorption Locator软件包模拟M(BH_4)_n对氢的吸附,并对产生的能量变化进行计算。结果表明:M(BH_4)_n可以完成优化,最多在300步即可完成;Mg(BH_4)_2与Ca(BH_4)_2对氢的吸附存在差异,主要在吸附点及吸附能。Mg(BH_4)_2在0Ha处形成态密度的峰要比Ca(BH_4)_2尖锐,但是Ca(BH_4)_2形成态密度的峰较宽,说明Ca(BH_4)_2成键较强,电子离域性强。