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掺杂Nd对ZnO 电子结构和光学性质的影响

韦建松 , 于灵敏 , 范新会 , 罗贤

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.增刊(Ⅰ).009

研究分析了 Nd 掺杂对 ZnO 体系的电子结构和光学性质的影响;根据密度泛函理论(DFT),采用第一性原理平面波超软赝势方法,对 Nd 掺杂的 ZnO晶体结构进行几何优化,并计算体系的能带结构、总态密度、分波态密度、光学性质;结果表明,掺杂后体系晶格常数增大,带隙变宽,费米能级进入导带,介电常数、吸收系数发生较大变化;Nd 是一种有效的 ZnO 体系施主掺杂元素;Nd的掺入提高了 ZnO 体系的导电性能,改善了光学性能。

关键词: 密度泛函 , ZnO , 电子结构 , 光学性质 , Nd 掺杂

CaSO4表面吸附CH2O2机理的密度泛函研究

李帅 , 赵志曼 , 杜晨溪 , 刘子瑜 , 郜峰

硅酸盐通报

基于密度泛函理论的第一性原理优化了CaSO4 (100),(010)和(110)晶面结构,计算了晶面与CH2O2反应吸附能,得出(010)晶面能量最低,吸附最为稳定,发生了化学吸附.通过对CH2O2吸附方式的假设和计算,发现最佳吸附方式为CH2O2分子C=O结构中的氧原子被晶面(010)上的钙原子的垂直吸附,且为化学吸附.吸附机理主要表现为CH2O2中羧基的O原子的2p轨道和H原子1s轨道中的电子向晶体表面(010)上Ca原子的3d轨道发生了转移,从而形成杂化轨道.

关键词: 密度泛函理论 , 吸附 , CaSO4 , CH2O2

O2分子在 Al(110)表面选择吸附性的对比研究?

陈倩 , 炎正馨 , 闫东芝 , 龚安 , 廖谦 , 王永胜

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.16.030

采用密度泛函理论中广义梯度近似(GGA)计算方法对比分析了 O2分子在 Al(110)面3个不同吸附位(顶位、桥位和穴位)的吸附性质,通过吸附能的比较,桥位的吸附能高于顶位和穴位,是最佳的吸附位。吸附质的态密度、吸附物 O2分子轨道电荷分布的变化以及金属表面原子轨道电荷分布的变化揭示了吸附过程中电荷的转移趋势。计算结果表明,通过分析吸附质的原子轨道电荷分布和电子态密度,发现 O2在 Al(110)表面吸附的过程中,主要是 O 原子的2P 轨道和 Al 的3S 轨道的电子相互作用,并展示出较强的化学吸附。

关键词: Al(110)表面 , O2 , 化学吸附 , 密度泛函理论

铂和铑的晶格反演势的构建研究

夏璐 , 陆建生 , 陈松 , 谢明 , 管伟明 , 潘勇 , 胡洁琼 , 杨有才 , 张吉明 , 王松 , 陈永泰 , 王塞北 , 魏宽 , 李爱坤 , 李慕阳 , 任县利

贵金属

采用密度泛函理论计算分别得到的铂和铑的晶格内聚能-最近原子距离曲线,而后基于晶格反演方法构建得到了铂和铑的晶格反演势。同时详细给出了FCC晶格的反演系数等的具体计算方法和算法。通过将铂和铑的晶格反演势与已有的相应势函数比较发现两者是基本相同的,这证明了构建的铂和铑反演势是有效的。

关键词: 金属材料 , , , 反演势 , 分子动力学 , 密度泛函

La掺杂CeO_2电子结构的密度泛函计算

李梅 , 李岩峰 , 柳召刚 , 胡艳宏 , 付海

稀土 doi:10.3969/j.issn.1004-0277.2009.06.002

根据密度泛函理论(DFT),采用"总体能量平面波"超软赝势方法,对不同La掺杂浓度的CeO_2晶体几何结构进行了优化,从理论上给出了La掺杂CeO_2晶体结构参数及性质,为CeO_2材料的掺杂改性研究提供了理论依据.计算了La掺杂情况下 CeO_2晶体的总体能量、能带结构、总体态密度.分析了La掺杂对CeO_2晶体电子结构的影响.

关键词: CeO_2 , 密度泛函 , 电子结构 , 掺杂

SrTiO3材料中氧空位的密度泛函理论

贠江妮 , 张志勇 , 邓周虎 , 张富春

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2007.06.012

计算了SrTiO3-δ(δ=0,δ=0.125)体系电子结构,分析了氧空位对SrTiO3晶体的价键结构、能带、态密度、分波态密度、差分电荷密度的影响.所有计算都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.计算结果表明:当氧空位浓度δ=0.125时,空位在母体化合物SrTiO3中引入了大量的传导电子,费米能级进入导带,体系显示金属型导电性.由于空位掺杂,导带底附近的态密度发生了畸变,刚性能带模型不再适合描述SrTiO2.875体系.同时,在导带底附近距离费米能级0.3eV处引入了空位能级,这和实验测得的SrTiO3材料内中性氧空位的电离能约为0.4eV相符.此外,Mulliken布局分析、分波态密度和差分电荷密度分析表明,该空位能级主要由与其最近邻的两个Ti原子的3d电子态贡献,并且由该空位引入的导电电子大部分都局域在空位最近邻的两个Ti原子周围.最后,计算了三种典型平衡条件下SrTiO3晶体内中性氧空位的形成能.

关键词: 第一性原理计算 , 氧空位 , 电子结构 , 形成能

高压下钒的结构相变研究

刘海平 , 曾祥华 , 胡永金 , 张萱

原子核物理评论

运用密度泛函理论研究了钒(Vanadium)在高压下的结构相变.通过对体心立方(bcc)结构的钒在不同压强下剪切弹性系数C_(44)的计算,发现当压强约95 GPa时C_(44)<0,说明体心立方结构的钒在此条件下是不稳定的.进一步计算分析得到钒在高压下发生了从体心立方到菱面体(Rhombohedral)的结构相变,相变压强约70 GPa,这一结果与最近的实验结果符合.还首次发现当压强约380 GPa时,将会发生菱面体到体心立方的结构相变,这有待实验的验证.

关键词: 密度泛函理论 , 高压 , 剪切弹性系数 , 结构相变

W-Y二元合金力学性质的第一性原理计算

姜迪友 , 刘三秋

稀有金属材料与工程

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了钇的含量对W-Y二元合金力学性质的影响,精确计算了W1-xYx(x=0.0625,0.125,0.25,0.5)合金的力学常数,并对其力学特性进行分析.结果表明,W-Y合金的弹性常数、体模量、杨氏模量以及剪切模量随Y含量(原子分数)的增加而成非单调性减小,表明Y对W材料的合金化降低了材料的机械强度.然而,基于力学特性B/G、泊松比v和柯西压力C等分析,Y的合金化对W的延展性和韧性有明显的提高.当Y含量x为0.25时,可有效改善W-Y合金的延展性和抗变形能力.通过态密度分析,W-Y合金的金属性随Y含量的增加先减弱而后增强.

关键词: 第一壁材料 , W-Y合金 , 力学性质 , 第一性原理 , 密度泛函理论

二元合金相图进展及基于第一性原理新方法

李燕峰 , 徐慧 , 刘小良 , 金展鹏

材料导报

材料设计已成为各国争相发展的技术之一,作为材料制备的索骥图,相图及其热力学参数的计算方法受到了越来越多的重视.概述了相图及热力学研究的进展,对比分析了经典的热力学计算方法和前沿研究,并着重分析了目前流行的第一性原理计算和CALPHAD方法相结合的计算进展,提出并验证了基于第一性原理的带温度参数的热力学数据计算方法,展望了此类方法对预测材料物性和冶金设计优化的前景.

关键词: 相图计算 , 第一性原理 , 密度泛函

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