作者:谢杰; 张晋敏; 冯磊; 潘王衡; 王立; 贺腾; 陈茜; 肖清泉; 谢泉 期刊:《人工晶体学报》 2020年第01期
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,计算了Mn4Si7及Mo掺杂Mn4Si7的电子结构和光学性质。计算结果表明Mn4Si7的禁带宽度Eg=0.804 e V,Mo掺杂Mn4Si7的禁带宽度Eg=0.636 e V。掺杂使得Mn4Si7费米面附近的电子结构发生改变,导带底由Γ点转移为Y点向低能方向下偏移,价带顶向高能方向上偏移,带隙变窄。计算还表明Mo掺杂Mn4Si7使介电函数、折射率、吸收系数及光电导率等光学性质增加。
作者:王昌英; 路宇畅; 任翠兰; 王刚; 怀平 期刊: 2020年第01期
MXene是一类具备丰富物理化学性质的新型二维过渡金属碳化物,在储能、催化、复合材料、发光材料等领域都表现出潜在的应用前景。元素掺杂、结构缺陷、表面功能化、外加电场、外加应力等方法是调节二维材料性能的有效手段。作为厚度最小和最轻的含钛MXene材料,Ti2CO2具有间接半导体特性,本工作研究外加电场、外加应力和电荷态等条件对Ti2CO2电学性能的调控。结果表明:无缺陷Ti2CO2原胞的带隙随着外加电场的增强而变小。在Ti2CO2体系...
作者:罗娅; 张耘; 梁金铃; 刘林凤 期刊:《物理学报》 2020年第05期
利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体及对比组的电子结构和光学特性.研究显示,单掺铜或铁铌酸锂晶体的杂质能级分别由Cu 3d轨道或Fe 3d轨道贡献,禁带宽度分别为3.45和3.42 eV;铜、铁共掺铌酸锂晶体杂质能级由Cu和Fe的3d轨道共同贡献,禁带宽度为3.24 eV,吸收峰分别在3.01,2.53和1.36 eV处;Cu:Fe:Mg:LiNbO3晶体中Mg^2+浓度低于阈值或高于阈值(阈值约为6.0 mol%)的禁带宽度分别为2.89 eV或3.30 eV,吸收峰分别...
作者:高岩涛; 贾伟乐; 王龙; 汪林望 期刊:《科研信息化技术与应用》 2015年第04期
基于密度泛函理论的第一性原理计算是科学计算中重要的领域,被广泛用于材料计算和量子化学等研究。我们在PEtot软件的基础上研发了GPU加速软件PWMat,本文主要介绍:1)针对超软赝势密度泛函算法部分的GPU算法优化与实现,取得了2-3倍的加速;2)针对超软赝势密度泛函分子动力学计算部分的若干算法优化,包括原子受力求解算法的修正、电荷密度和波函数的插值算法的改进等。其中原子受力的收敛精度获得了1-2个数量级的提高,电荷密度的收...
磁性半导体同时具有铁磁性和半导体的性质,并能很好地与半导体工艺兼容,以石墨烯为代表的二维晶体材料由于其本身独特的优异性能和潜在的应用价值引起了广泛的关注,尝试用石墨烯作为碳基自旋电子学材料的研究。但是单层石墨烯的零带隙限制了其在纳米电子器件中的实际应用。单层MoS2、单层磷烯以及单层TiS3是内禀非磁性的,为使它们有效地应用于纳米自旋电子器件,需要在其中引入可调控的磁性。因此探索在单层二维晶体材料中有效...
[本刊讯]中国科学院地质与地球物理研究所地球深部结构与过程研究室张志刚副研究员和英国伦敦大学学院的多位教授合作,运用基于密度泛函理论的第一性原理模拟方法。
作者:邱联昌; 许雨翔; 王少卿; 杜勇; 郑峰; 金展鹏 期刊:《硬质合金》 2019年第06期
热力学和第一性原理计算在材料设计方面发挥着重要的作用,通过这些理论预测能够快速确定材料工艺-成分-结构-性能之间的关系。本文主要介绍了热力学计算在化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)涂层以及第一性原理计算在物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,简称PVD)涂层设计开发方面的应用,并以CVD TiSiN和PVD纳米多层TiAlN/ZrN新型涂层开发为例,详细阐述了热力学和第一性原理计算的具体作用。理论计算与关键实验...
作者:温恒瑶; 龙文元 期刊:《材料热处理学报》 2019年第12期
添加Ti元素能有效地提高Nb-Si基合金的抗氧化性,但对于其机理仍缺少一些理论上的解释。采用第一性原理的方法研究了Ti掺杂Nb/Nb5Si3基合金氧化过程中存在的几种重要点缺陷杂质。结果表明:当Ti掺杂量为0~15.6 at%时,Nb/Nb5Si3复合基合金中的形成能逐渐降低,当Ti掺杂含量为15.6 at%时,达到最稳定的状态;当Ti掺杂量为15.6 at%~25 at%时,Nb/Nb5Si3复合基合金的稳定性逐渐降低,对抗氧化性能造成不利影响;O杂质和Si空位的形成能当Ti掺杂...
作者:岳莉; 吴位巍; 张颂 期刊:《凯里学院学报》 2019年第06期
使用基于密度泛函理论的第一性原理对TinC(n=1~12)掺杂团簇的结构和稳定性进行比较系统的研究后发现,不仅该掺杂团簇几何结构表现出相对较高的对称性,而且随着钛原子总数的增加,团簇的平均束缚能呈先增加后趋于平缓的趋势,且Ti8C表现出极强的稳定性;另外,碳原子所获电子呈先增加后减少行为,且TinC掺杂团簇中碳原子获得电子最多,表现出较强的稳定性.还有,该掺杂团簇的能隙和绝热电离能在大尺寸时表现出相似规律(呈现金属性,容易失去...
作者:苟开元; 方志杰; 宁林; 刘美玲; 莫曼 期刊:《广西科技大学学报》 2020年第01期
利用第一性原理分析粘土矿物蒙脱石在高应力下的微观物理和化学性质.通过密度泛函理论(DFT)的局域密度近似(LDA)理论研究蒙脱石的原子和电子结构,计算结果表明:随着应力的增加,蒙脱石的Si-O键比Al-O键稳定,H-O键没有变化.高应力可以改变蒙脱石的能带结构,当P=33.2 GPa时,蒙脱石的能带结构由间接带隙变为直接带隙;当P=39.2 GPa时,蒙脱石的能带结构又恢复为间接带隙.此外,弹性常数计算结果表明:对于垂直于晶面有关的弹性常数C33、C66...
作者:刘晨; 米国发; 王有超; 许磊; 历长云 期刊:《热加工工艺》 2019年第22期
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,从原子尺度研究了稀土元素Sc、Y掺杂对a・Fe力学性能的影响。结果表明,掺杂稀土元素会降低a・Fe的弹性常数及弹性模量,但会提升其韧性。掺杂稀土元素能很大程度降低a-Fe的广义层错能,使a-Fe的塑性得到提升。总的来说,稀土元素Sc、Y固溶于a・Fe,会使其强度降低、韧性提升,其中Y元素的作用效果相对更强。
作者:罗至利; 李辉; 王磊; 刘开平; 刘哲; 宋佳凡; 彭艺杰 期刊:《科学技术与工程》 2019年第32期
作者:贾颖 期刊:《材料导报》 2019年第S02期
本工作研究了Li在石墨烯表面的吸附和迁移行为。基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了Li在本征石墨烯表面的吸附特性和迁移行为以及石墨烯吸附Li前后的能带结构、态密度、电荷转移、差分电荷密度。Li在4×4石墨烯表面的扩散能垒为0.336 eV,其在C 6环芯位的吸附能为1.569 eV,电荷转移量为0.8707e,Li原子的2p轨道和C原子的2p轨道出现杂化。Li主要通过跨越C-C键桥位而在相邻C6环芯位间实现平行于石墨烯表面的连续扩散,Li原子...
作者:黄泰愚; 范舟; 刘建仪 期刊:《材料导报》 2019年第S02期
采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,分析S在镍基合金钝化膜NiO表面吸附后的表面弛豫和电子结构。结果表明:S在NiO表面最稳定吸附位为桥位。S的吸附使得NiO表面带负电,因此S吸附后基底更加稳定。S在NiO表面的吸附主要为吸热过程,NiO表面对S原子有排斥作用。S吸附后与NiO表面的O原子发生键合作用,S与NiO表面O原子的耦合杂化使得O原子有轻微脱离NiO基底的趋势。
作者:袁海东; 周龙; 苏杰; 林珍华; 常晶晶; 郝跃 期刊:《中国光学》 2019年第05期
为了获得优异的钙钛矿材料,本文系统地研究有机-无机杂化钙钛矿材料(CH3NH3PbI3)的电子结构和光学特性,同时探究了空位缺陷对其光学性质的影响。首先,采用Materials Studio软件构建本征钙钛矿材料的电子结构,并基于广义梯度近似的方法(GGA)和Perdew-Burker-Ernzerhof (PBE)泛函,优化其电子结构并计算本征钙钛矿材料的电学和光学特性。通过采用范德华力修正,解决了密度泛函理论低估带隙的问题,得到准确的带隙。其次,研究不同的空位...
作者:闫宇星; 汪帆; 李付绍; 张珏璇; 王红成; 黄一凤; 沈静秋; 罗祖君; 高鹤榕 期刊:《发光学报》 2020年第01期
采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,理论研究了不同计量Ta掺入ZnNb2O6材料的光电特性。通过对ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)材料键结构和态密度的计算,并结合带间电子跃迁分析了材料的介电函数、折射率、反射率以及吸收系数。计算结果显示:(1)ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)为间接半导体,带隙随着Ta原子的掺入呈下降趋势(x=0,Eg=3.51eV;x=2,Eg=2.916eV),随着Ta掺入量的增加导带顶逐渐移向费米面。态密度主要由O2p、Zn3d、Nb4d、Ta5d...
作者:任县利; 陈松*; 李龙飞; 吴先月; 毕亚男; 谢明; 王塞北 期刊:《贵金属》 2019年第S01期
通过第一性原理计算得到了铂的晶格内聚曲线,而后利用陈式晶格反演方法,得到了反演势曲线。利用提出的双指数函数,拟合得到了精确的铂原子的反演势函数。利用反演势数据、EAM(嵌入式原子法)势理论和第一原理分别计算声子谱,验证了反演势的可靠性。提出了将玻尔兹曼统计方程与晶格粘聚能曲线精确拟合相结合的热膨胀系数计算方法。此外,还计算了室温下的体积模量和格鲁内森常数。结果与实验结果吻合较好,说明计算得到的铂的反演势是...
作者:李亚; 张俊举; 杜玉杰; 沙娓娓; 陈若曦 期刊:《半导体光电》 2019年第06期
磷化铟(InP)已成为光电器件和微电子器件不可或缺的重要半导体材料。采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,计算了不同外电场作用下InP超胞的电子结构和光学性质。计算结果表明:未加电场时InP的能隙值为0.876eV,随着z轴方向的外电场增大,该值逐渐减小,当电场强度达到1.0×10^8 V/cm时,InP的禁带宽度几乎为0。InP导带区域的总态密度随着外电场增大逐渐向费米面偏移,态密度跨度变小,而价带与导带的情况恰恰相反。外...
作者:汤振兵; 王喜志; 孙亚茹; 马良财 期刊:《云南大学学报·自然科学版》 2019年第06期
利用第一性原理计算方法,系统地研究了平面锯齿型贵金属Au-Ag、Au-Cu和Ag-Cu合金单原子链的结构稳定性.采用弦张力标准而非传统的能量标准确定合金单原子链的稳定性,有限长悬空Au-Ag和Au-Cu合金单原子链的弦张力在轴向原子间距分别为0.24nm和0.23nm时出现极小值,所对应的锯齿型结构稳定性较高,而悬空Ag-Cu合金单原子链的弦张力不存在极小值,因此在实验上是不易制备的.计算结果表明Au元素的相对论性效应和两尖端电极间弦张力的共同...
作者:张月凤; 刘建军; 危增曦; 田欣欣; 马建民 期刊:《电化学》 2019年第04期
电催化还原二氧化碳成多碳燃料一直是研究的热点.而找到活性高,选择性优,稳定性好的催化剂一直是研究者们奋斗的目标.二氧化锰因其独特的物理和化学性质被广泛的应用于电催化领域,而缺陷的调控可以改变催化剂的电子性质,在此次工作中作者系统地研究了在有氧缺陷和没有氧缺陷的二维二氧化锰上的电催化二氧化碳还原反应.通过利用自旋极化密度泛函理论,作者分别计算了他们的电子性质和分子在吸附过程中的能量值.结果显示,缺陷的引入改...