作者:马良财; 孙亚茹; 汤振兵; 张建民 期刊:《人工晶体学报》 2020年第01期
基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,系统地研究了轴向应力作用下均匀交替结构和非均匀二聚体结构Cu-Co合金单原子链的结构稳定性、磁性和电子结构。Cu-Co合金原子链内聚能在较大原子间距范围内均小于相应纯Cu原子链的内聚能,因此合金原子链的稳定性较高。非均匀Cu-Co合金原子链中易于形成Co2二聚体,使得合金原子链轴向电荷密度和原子间距出现非均匀分布,从而导致轴向应力拉伸作用下原子链在Cu-Cu键处过早断裂。而轴向应力作...
作者:任县利; 张伟伟; 伍晓勇; 吴璐; 王月霞 期刊:《物理学报》 2020年第04期
如何有效预测高熵合金的稳态结构,是开展研究其物理及化学等性能的基础.以FeCuCrMnMo合金为例,在有限晶胞尺寸内,采用蒙特卡洛结合密度泛函理论杂化计算方法(Monte Carlo/density functional theory,MC/DFT)预测高熵合金的平衡态结构.与准随机近似方法(special quasirandom structures,SQS)不同,该方法不再追求高熵合金结构的理想随机状态,而是充分考虑合金中原子尺寸、混合焓、原子间相互作用等物理因素.通过第一性原理计算体系能...
作者:贾伟乐; 曹宗雁; 付继芸; 王龙 期刊:《科研信息化技术与应用》 2012年第05期
平面波赝势密度泛函方法是材料科学计算中最常用的方法,但是其CPU代码计算时间长并且扩展性差,限制了其在超级计算机上的绝对速度。本文综述了使用图形处理器加速第一性原理计算软件的发展,讨论了VASP(Vienna Ab-initio Simulation Package),Quantum Espresso,PEtot使用的不同的加速策略,提出了众核平台上平面波赝势方法并行机制的改进,最后展望了使用图形处理器求解第一性原理计算的挑战和前景。
作者:王军; 杨小渝; 王宗国; 孙雪姣; 武帅 期刊:《科研信息化技术与应用》 2016年第05期
在研究原子在晶体表面的吸附现象时,研究者们往往需要依赖已有的经验与知识寻找出所有可能的吸附位点,再通过运行基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算模拟软件最终找到最佳吸附位点,这是较为浪费时间的。借助于材料基因组计划(MGI)中的高通量筛选这一概念,本文提出了一个寻找晶体表面最佳吸附位点的自动化的高通量计算方法。本文主要阐述了该高通量方法中的一个重要的算法,即如何自动寻找所有可能吸附位点的算法,然后将该算...
作者:武帅; 杨小渝; 王宗国; 赵旭山; 王军; 孙雪姣 期刊:《科研信息化技术与应用》 2016年第04期
本文针对寻找反应过程中过渡态结构的问题,基于高通量计算平台设计并实现了一种过渡态搜索算法及其自动计算流程。实现了包括中间结构自动产生功能在内的过渡态搜索的自动流程计算,具体包括计算的准备文件产生、结构筛选、结果后处理等各个流程。同时,在整个自动计算过程中还引入自动纠错机制,可以实现自动根据错误类型实现对错误的恢复与处理功能,以提高过渡态搜索计算的可靠性。最后,本文进行了H原子在Mg晶体表面扩散的研究,将计...
作者:熊宗刚; 杜娟; 张现周 期刊:《计算物理》 2019年第06期
采用第一性原理的计算方法研究Ge Se纳米片结构掺杂V和VII族元素对其电子结构、形成能和跃迁能级的影响.结果表明:无论是掺杂V族还是VII族元素,体系的形成能均随杂质半径的增加而增加.V族元素掺杂体系的跃迁能级随杂质原子半径的增加而降低,而VII元素掺杂的体系却随杂质原子半径的增加而增加.其中,F、Cl、Br和I的掺杂为n型施主浅能级杂质,而N、P和As掺杂为p型受体深能级杂质.为相关的实验研究提供了理论参考.
作者:黄尚攀; 魏智强; 武晓娟; 陈秀娟; 元丽华 期刊:《发光学报》 2019年第11期
采用水热法和热处理技术制备了不同掺杂比例的Zn1-xCuxAl2O4(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)纳米颗粒,通过X射线衍射(XRD)、场发射透射电子显微镜(FETEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光光谱(PL)和紫外可见光谱(UV-Vis)对样品的晶体结构、形貌、元素分布、结合能和光学性能进行表征,并通过第一性原理计算得到了ZnAl2O4结构中存在的各种缺陷的能带结构。实验结果表明本方法制备的Zn1-xCuxAl2O4纳米颗粒为尖晶石...
作者:刘晓萌; 公丕富; 林哲帅 期刊:《人工晶体学报》 2019年第10期
构建非中心对称结构及研究材料的构效关系对于探索新型非线性光学晶体具有重要意义。La 0.26 Bi 0.74 OOH是一种具有PbFCl型结构的层状化合物,结晶在非中心对称的正交晶系空间群Pmm 2,其主体结构由[La 0.26 Bi 0.74 O 2]-层和H+阳离子组成。本文采用水热法合成了La 0.26 Bi 0.74 OOH晶体,并首次测试了该化合物的非线性光学性能。粉末倍频实验显示La 0.26 Bi 0.74 OOH的倍频响应为KH 2 PO 4的0.6倍。紫外-可见-近红外漫反射光谱表明...
作者:王悦; 王立英; 陈红建 期刊:《功能材料》 2019年第11期
基于密度泛函理论,研究了MXenes结构Mo2C,Zn2N和Pb2C系列材料的电子结构、磁结构以及双轴对称应力的影响。研究发现,Mo2C平衡晶格参数下为半金属(half-metal),并且具有高达8.0μB的超大磁矩和4.5 eV的半金属带隙;Zn2N在平衡晶格参数下表现为"准金属"(semimetal)特性,而Pb2C则为普通无磁性金属材料。在面内双轴对称应力作用下,Mo2C在很大畸变范围内均能很好保持良好的半金属性;Zn2N的准金属特性对于拉伸应力不敏感,而压缩应力下其sem...
作者:黄炳铨; 周铁戈; 吴道雄; 张召富; 李百奎 期刊:《物理学报》 2019年第24期
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了带缺陷的二维类石墨烯结构的ZnO(graphenelike-ZnO,g-ZnO)的几何结构、电子结构、磁性性质和吸收光谱性质.研究的缺陷类型包括锌原子空位(VZn_g-ZnO)、氧原子空位(VO_g-ZnO)、氮原子取代氧原子(NO_g-ZnO)和表面吸附氮原子(N@g-ZnO).研究发现:NO_g-ZnO体系和N@g-ZnO体系形变较小,而空位体系会引入较大的形变;g-ZnO本身无磁矩,引入Zn空位后,VZn_g-ZnO体系总磁矩为2.00μB;VO_g-...
作者:闫小童; 侯育花; 郑寿红; 黄有林; 陶小马 期刊:《物理学报》 2019年第18期
由于硅酸盐类正极材料Li2CoSiO4具有较高的理论放电容量而受到广泛关注,但其较高的放电平台使得现有电解液无法满足使用要求而限制了其进一步的应用和发展.本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,结合Hubbard修正的广义梯度近似(GGA+U),系统地研究了Ga,Ge和As掺杂对Li2CoSiO4晶体结构、电化学特性和电子结构的影响.计算结果表明Ga,Ge和As掺杂改善了体系脱锂前后的体积变化,有利于提高Li2CoSiO4材料的循环稳定性.此外...
作者:梁拥成; 张英; 郭万林; 姚裕贵; 方忠 期刊:《物理》 2007年第05期
文章介绍了在铁磁性材料中反常霍尔效应的发现及其机制研究的历史;阐述了反常霍尔效应理论研究最近取得的重大进展,即倒空间中布洛赫态的贝里曲率(规范场)特性决定了霍尔电导率;同时指出,建立系统地解释反常霍尔效应机制的理论仍然是一个挑战性的任务.
作为寻找新型自旋电子学功能材料的尝试,文章详细研究了稀土化合物GdN的电子结构和磁学性质,通过第一性原理的理论计算,作者发现该材料的导电性质随体积增加有很大变化:从半金属态到准金属态,最后成为半导体.同时,施加压力能改变其载流子浓度和位于多数自旋态的电子和空穴的迁移率.对其磁交换参数随品格常数变化的进一步研究和蒙特卡罗模拟表明,这个铁磁体系的居里温度可以通过加压或掺杂得到进一步提高,从而成为很有实...
作者:高淼; 卢仲毅; 向涛 期刊:《物理》 2015年第07期
提高超导相变温度是超导基础研究的一个重要目标,也是超导广泛应用的一个前提。在高温超导微观机理尚不清楚的情况下,寻找高温超导体一般是通过对材料施加高压或通过掺杂使材料尽可能地接近反铁磁或其他量子不稳定点来实现。这篇文章介绍的是一种通过金属化σ电子能带来提高超导相变温度的方法。这种方法之所以有效,能够提高发现新的高温超导体的概率,是因为σ电子与声子之间通常存在很强的相互作用,可以显著增强电子的超导配对能,从...
非铁磁金属层中的量子阱态在磁输运过程中的重要性已被广泛认识.铁磁金属层中自旋极化的量子阱态以前并没有详尽的理论研究;实验上也没有清晰地观测到自旋极化量子阱态的隧穿.文章介绍了最近由卢仲毅、张晓光和Pantelides预言的Fe/MgO/FeO/Fe/Cr和其他铁磁量子阱隧道结中的共振隧穿,并解释铁、钴、铬的△1能带的对称性在这种共振隧穿中的作用.
作者:王琰; 韩秀峰; 卢仲毅; 张晓光 期刊:《物理》 2007年第03期
磁性隧道结材料中自旋相关的量子阱态所导致的共振隧穿现象具有很重要的研究和应用价值,文章介绍了最近在Fe(001)/MgO/Fe/MgO/Fe双势垒磁性隧道结中存在的量子阱共振隧穿效应的理论研究工作,通过量子阱态的第一性原理的计算以及结合对中间Fe薄膜孤岛结构所导致Coulomb阻塞效应的分析,证实了最近Nozaki等人(Nozaki T et al.Phys.Rev.Lett.,2006,96:027208)实验中得到的振荡效应确实来源于中间Fe层多数自旋电子在Г...
作者:杜世萱; 季威; 高鸿钧 期刊:《物理》 2007年第06期
文章介绍了一种非模板选择性自组装纳米结构的方法.从实验和理论上研究了两种有机分子在Ag单晶不同表面上的吸附行为,发现在Ag(775)基底上PTCDA分子会完全吸附在(111)台阶面上,而DMe-DCNQI分子则完全吸附在(221)台阶面上.该研究还阐明了PTCDA分子与基底原子之间的相互作用机制,提出了PTCDA与基底之间的相互作用是通过分子末端官能团的氧原子实现的,中心的π共轭区域与基底相排斥,理论模拟得到的氧原子的NIXSW相干长度以及碳原...
作者:陈时友; 龚新高; Aron; Walsh; 魏苏淮 期刊:《物理》 2011年第04期
在过去60多年中,人们对半导体的研究集中在一元、二元和三元半导体方面,最近,出于寻找新型廉价、环保、高效光伏转换材料的需要,Cu2ZnSnS4类Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ- Ⅵ4型四元硫族半导体吸引了人们越来越多的关注,它在光催化和热电等多方面的应用也不断被发掘.然而,对于这类四元半导体的基本性质,如晶体结构和电子结构,人们知之甚少,很多研究还停留在经验阶段.文章首先简要回顾了这类半导体的由来和在应用方面的最新进展,然后详细介绍了文章作...
作者:黄慧; 张彩丽; 何燕; 孙祺; 韩培德 期刊:《稀有金属与硬质合金》 2017年第03期
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对未掺杂Cr2N及掺杂过渡金属W、Mo、Nb、Fe、Ni于Cr2N超晶胞形成的Cr(23)MN(12)(M=W,Mo,Nb,Fe,Ni)的结构稳定性及电子特性进行研究。从形成热和结合能来看,W、Mo、Nb、Fe和Ni替换Cr掺杂到Cr2N超晶胞中均可形成稳定结构Cr(23)MN(12)(M=W,Mo,Nb,Fe,Ni)复合氮化物。在所有掺杂元素中,Nb最容易掺杂于Cr2N中形成Cr(23)NbN(12)复合氮化物,而W、Mo掺杂后形成的Cr(23)WN(12)、Cr...
作者:刘友成; 周惦武; 高丽洁 期刊:《稀有金属与硬质合金》 2013年第04期
采用第一性原理赝势平面波方法,并基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算分析了合金元素Zr浓度变化对NiAl合金力学性能的影响,以确定Zr可改善NiAl合金低温塑性的最佳含量。对弹性模量的计算分析结果表明,Zr微合金化B2-NiAl晶体在x(Zr)-0.01%附近的硬度最大,延性最差;在z(Zr)-0.02%附近硬度最小,而在x(Zr)-0.05%附近的延性最好;与纯净的NiAl晶体相比,在x(Zr)-0.3%~0.45%区间,Zr微合金化晶体的硬度得到了...