Mn掺杂c-ZrO2电子和光学性质的第一性原理研究

基于DFT+U第一性原理计算,预测了过渡金属锰（Mn）掺杂立方氧化锆（c-ZrO₂）体系的电子和光学性质。当c-ZrO₂中的Zr原子被Mn原子取代后,体系的电子态密度图表明体系的带隙减小,同时价带顶的电子密度明显增加使得价带展宽约5%。在自旋向上通道中,费米面附近的电子密度源于Mn 3d电子与O 2p电子的强烈混合,使得掺杂体系具有半金属铁磁性能,这也可能是引起体系带隙减小的原因。本研究还表明,通过Mn掺杂,体系折射率明显增加,在约为2.8 eV 低能区域形成新的坡度陡峭的光吸收峰,这一发现使Mn掺杂c-ZrO₂用作光吸收材料成为可能。通过Zener双交换机制解释了体系的铁磁性能,该理论也曾用于解释其他化合物;同时也探讨了体系的电子结构和光学性质之间的联系。     

Bi掺杂BaSnO3电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波法,对Bi掺杂钙钛矿BaSnO3电子结构进行了第一性原理的研究．研究结果表明：BaSnO3是一种间接带隙材料,带隙值为0．33eV,掺杂前其光吸收和催化能力都很弱,但掺杂后的Ba1-xBixSnO3是一种直接带隙材料;随着掺杂量的增加,其带隙值和晶格常数都减小;费米面都向高能移动,使得介电函数的虚部的峰值大幅度提高,介电损失减小．掺杂提高了Ba1-xBiSnO3的光吸收和催化能力,表明Ba1-xBiSnO3是一种有前景的光学材料．     

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.     

聚酰亚胺几何结构和电子结构的分子模拟

依据密度泛函(DFT)理论,利用PW 91方法,对聚酰亚胺二、三和四聚体进行模拟,研究其几何结构和电子结构.模拟结果表明,聚酰亚胺二、三和四聚体中间片断的键长、键角基本一致,采用低聚物中间片断结构,可以表征整个高分子聚合物结构,随着聚合度N的增加,总能量降低,能隙减小.     

钯原子簇的电子结构和磁性性质研究

本文利用离散变分－－局域自旋密度泛函（DV－LSD）的方法对PdN原子簇的都存在非零磁性解,原子的平均磁矩随着原子簇的尺寸增大而逐步减小。     

ZnO晶格常数优化和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似平面波超软赝势法,计算了纤锌矿ZnO的晶格常数、弹性模量、能带结构和态密度。理论预测ZnO是一种直接禁带半导体材料,导带底和价带顶都位于布里渊区中心G点处。计算结果与其他文献结果吻合较好,为ZnO光电材料的设计与应用提供了理论依据。     

镧系掺杂ZnO的电子结构和光学性质

通过第一性原理计算研究了镧系元素掺杂ZnO的电子结构和光学性质.结果表明:单层ZnO中掺杂形成能低于体ZnO的形成能.较Zn原子而言,具有更大原子半径的镧系原子的引入使得掺杂后的ZnO的晶格常数变大.镧系元素的4f电子与O的2s和Zn的3p、4s轨道电子的杂化使非磁性的ZnO在掺入单个镧系原子后呈现出一定的铁磁性.镧系...     

稀土元素钇和钬掺杂对铁酸铋磁性能的影响

铁酸铋是一种典型的单相多铁性材料,宏观上磁性很弱,为了改善其磁性能,用稀土元素钇和钬对其A位元素进行替代.采用水热法制备掺钇和掺钬的铁酸铋系列粉末样品,然后将这些粉末样品采用常规的固相反应法制备出陶瓷样品.以浓度12.5mol/L的氢氧化钾为矿化剂,反应温度为240℃,反应时间为24h时,得到了掺钇和掺钬的铁酸铋样品.X射线衍射结果显示,当掺杂量小于或等于0.05时,样品结构为纯相的三方铁酸铋结构,当掺杂量大于0.05时,出现了越来越多的杂相;通过振动样品磁强计测试样品的磁性能,发现所有样品都观察到了饱和的磁滞回线,说明掺钇和钬都能明显改善铁酸铋的磁性能;通过对比掺钇和掺钬所有样品的饱和磁化强度值,发现掺杂量相同时,掺钇样品的饱和磁化强度值都要比掺钬的大,而相同大小的钇离子没有磁性,钬离子有磁性,说明稀土离子本身的磁矩可能不是铁酸铋磁性增强的主要因素.     

Zr掺杂TiFe电子结构和储氢性能研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,计算了Zr掺杂TiFe氢化物的电子结构,研究了Zr掺杂引起电子结构变化和对TiFe合金储氢性能的影响。分析对比了电子态密度和Mulliken键布居数的变化。结果表明:Zr掺杂后TiFe合金在反复吸放氢的过程中抗粉化性能和吸放氢的滞后效应得到改善,而体积变化引起的晶胞畸变则导致合金的可逆吸放氢量减少。     

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.     

二维B_3N_2单层片结构的电子性质和稳定性的研究

文中构建出了一种稳定的类石墨烯二维B_3N_2单层片结构,并使用密度泛函理论对其电子结构性质和稳定性进行了研究,计算结果表明,二维B_3N_2单层片结构的几何结构稳定性和热力学稳定性都比较高,电子性质的计算表明B_3N_2单层片是无磁性的导体,具有金属的特性。希望文中的研究能够为纳米材料领域提供新的素材。     

Ni82B18和Ni64B36非晶态合金电子性质DFT研究

根据Ni82B18和Ni64B36非晶态合金的原子簇构成，结构的短程有序，Ni和B之间是较强的化学作用和结构中存在B－B直接相连的实验事实,选择了Ni4B2,Ni4B3和Ni6B2原子簇模型，用DFT方法对其进行高水平的量子化学计算。结果表明，模型体系中B原子供给Ni原子电子，与Ni82B18和Ni64B36非晶态合金的实验结果一致，说明Ni4B2,Ni4B3和Ni6B2原子簇模型能够反映Ni82B18和Ni64B36非晶态合金的结构特点。     

胺基化合物的结构和光学性质

胺基化合物DM2PCZ和我们设计的DM2PDM分子在蓝光电致发光材料上有较大的应用前景．采用密度泛函理论（DFT）B3PW91方法,对两种结构不同的化合物进行了基态和激发态几何优化．计算了DM2PDM分子的电离能和电子亲和势,评估了它的空穴传输能力,同时,还应用TDDFT方法对两种化合物的吸收光谱和荧光光谱进行的模拟计...     

MDMA分子结构与性质的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法,分别在6-31G^＊和6—31＋G^＊基组水平上对摇斗丸MDMA分子的结构与性质进行理论计算研究。计算结果表明：稳定结构中氧原子与苯环上两个碳原子以及亚甲二氧基中碳原子形成对称的平面五元环,且与苯环基本处于一个平面。在此基础上使用密度泛函理论方法计算了分子第一激发态的电子垂直跃迁能,得到最大吸收波λmax。     

CeO_2掺杂Mn的密度泛函理论

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对不同Mn掺杂浓度的CeO2晶体结构进行了结构优化,分别计算了体相及掺杂后的晶胞参数,总能量,态密度和能带等.从理论上分析了Mn掺杂对CeO2晶体电子结构的影响,为CeO2材料的掺杂改性研究提供了理论依据.     

镍团簇的结构与电子性质

在相对论有效原子实势(RECP)近似下,用Gaussian98程序和密度泛函中的B3LYP/LANL2DZ方法,对纯Nin(n=2-6)团簇的各种几何构型进行优化计算,得到它们的基态结构、垂直电离势和电子亲和能.结果表明,Ni2分子的基电子态为3Σ+u,Ni3的基态结构是等腰三角形,电子态为3B2.由于Jahn-Teller效应,Ni4的基态结构为具有C2v对称性的蝶形结构,电子态为7A2.Ni5和Ni6的基态结构也具有C2v对称性,分别为梯形和三角形结构,对应的基电子态分别为7A1和3B2.最后计算了团簇的能级分布和最高占据轨道(HOMO)与最低空轨道(LUMO)之间的能级间隙(HLG),分析了团簇的化学活性.     

Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系的磁性与电子结构研究

采用自旋极化的密度泛函理论计算方法研究Co、Ni吸附的锯齿型石墨烯纳米带（n=6,8,10）的几何构型、电子结构与磁性。在真空环境里,吸附过渡金属面后,锯齿型石墨烯纳米带发生弯曲,金属面大多不平整,且在n=8,10的锯齿型石墨烯纳米带上Co、Ni原子倾向于团聚成立体团簇。所有的Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系都是金属性的。计算结果表明,石墨烯纳米带的类一维性和边界形状将影响多个金属原子吸附后的堆积构型,同时锯齿型石墨烯纳米带作为吸附底物使吸附的过渡金属产生与无基底支持的二维、三维金属体系和石墨基底上吸附的过渡金属不同的磁性。     

MCo12原子簇的电子结构和磁性性质研究

利用分离变分局域自旋密度泛函方法,对正二十面体MCo12原子簇的电子结构和磁性性质进行了研究,结果表明:原子簇的中心原子与表面原子之间具有键长收缩效应,其相互作用得到了加强;用Ti、V、Cr、Mn、Fe和Ni原子替代中心Co原子后,原子簇的稳定性得到了一定的提高;均呈现出金属特性和一定的磁性,价带宽度随着M原子原子序数的增加而逐渐变宽。该研究将为探索以过渡金属原子簇为基础合成新的特殊功能材料提供重要的理论依据。