宋庆功
,
徐霆耀
,
杨宝宝
,
郭艳蕊
,
陈逸飞
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.18.027
宽禁带半导体β-Ga2O3因其出色的物理化学性能而备受关注,通过掺杂改善β-Ga2O3性能一直是研究的热点.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,利用广义梯度近似加U对Mg单原子掺杂β-Ga2O3体系的晶体结构、电子结构和光学性质等进行了研究和分析.总能量和结合能的对比显示:单原子替位掺杂β-Ga2O3时,Mg优先替代八面体位的Ga原子形成Mg-Gao体系.电子结构显示,Mg-Gao体系变为间接半导体,带隙变窄为4.672eV;其自旋极化率为100％,呈现半金属特性.作为光学材料,Mg-Gao体系可在紫外、深紫外区域工作,并且折射率、反射率和吸收率有所降低,透射率明显提高.
关键词:
Mg掺杂β-Ga2O3
,
第一性原理
,
晶体结构
,
电子结构
,
光学性质
宋庆功
,
林潇
,
杨宝宝
,
徐霆耀
,
胡雪兰
功能材料
doi:10.3969/ji.ssn1.001-97312.0151.70.18
γ‐TiAl基合金是一种轻质耐高温材料，具有广阔的应用前景。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，计算了Nb或Cr单替位掺杂、Nb和Cr双替位掺杂γ‐T iA l形成的合金体系的几何结构、原子平均形成能、布居数、电荷分布和弹性常数等。通过对形成能的计算分析，揭示Nb始终倾向于替代 Ti原子， Cr的替代趋向则不明显。4个双掺杂体系均具有负的形成能，显示其结构的稳定性和易于实验制备的优势。通过晶胞轴比、弹性模量比和布居数计算与分析，发现Nb和Cr双掺杂对于改善合金体系的延性具有重要作用，预测Ti7 NbAl7 Cr和Ti7 CrAl7 Nb体系对于改善延性有较好的综合效果，且前者更为突出，揭示了实验探索的方向。
关键词:
γ-TiAl基合金
,
Nb和Cr双掺杂
,
延性
,
第一性原理
宋庆功
,
杨宝宝
,
赵俊普
,
秦国顺
,
郭艳蕊
,
胡雪兰
中国有色金属学报
采用密度泛函理论计算研究Zr和(或)Mn替位掺杂γ-TiAl形成的8个合金体系的几何结构、形成能、弹性模量、能带结构和重叠布居数等.结果表明:各个掺杂体系的总能量和原子平均形成能均是负值,表明它们具有较好的能量稳定性、在特定条件下是可以实验制备的.Zr或(和)Mn单(双)替位掺杂可以改善此类γ-TiAl基合金体系的轴比(R)和弹性模量比(B/G),特别是Ti12Al11Zr、Ti12Al11Mn、Ti11MnAl11Zr和Ti11ZrAl11Mn的轴比更接近于1,B/G接近1.75,预报这4个掺杂体系均具有较好的延性.这为探索改善γ-TiAl基合金的延性提供了理论依据.根据对典型掺杂体系电子性质和重叠布居数分析,发现Zr和Mn掺杂使体系的共价键强度降低、金属键强度增强,从而提高了面间的可动性,有利于改善合金的延性.
关键词:
γ-TiAl基合金
,
Zr掺杂
,
Mn掺杂
,
延性
,
电子性质
,
第一性原理
