Ti-Al系二元合金的稳定性及电子结构性能研究

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法优化了TiAl、Ti_5Al_3、Ti_3Al这三种成分的Ti-Al系二元合金,通过对合金的内聚能、形成能和差分电荷密度的计算分析了合金的结构稳定性;通过计算合金的态密度、差分电荷密度研究了合金的电子结构性质.三种Ti-Al系合金的内聚能值分别为-4.33eV、-4.55eV、-4.71eV,表明常温下Ti_3Al稳定性最好.三种合金的形成能均为负值,结果分别为-3.61eV、-4.50eV、-4.42eV.由差分电荷密度可以看出,在三种合金中,Ti_3Al的稳定性最好.同时,在态密度的研究中,我们发现Al不是β相的稳定元素,随着Al含量的减少,体系费米能级升高,TiAl、Ti_5Al_3、Ti_3Al的抗腐蚀性依次减弱.     

Cu/N共掺杂ZnS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnS、N单掺杂、Cu-N共掺杂与Cu-2N共掺杂ZnS晶体的能带结构、电子态密度与光学性质.结果表明,Cu/N共掺杂体系降低了体系的带隙,增加了其光催化活性.对于Cu-2N掺杂,分析其态密度,发现共掺杂体系的总态密度在费米能级附近更加弥散,更多的态密度穿越费米能级,使共掺杂更容易获得p-型ZnS,同时费米能级附近的杂质态降低了跃迁能,使得共掺杂体系能有效提高其在可见光区的吸收系数.     

RECrO3电子结构与导电性能的关系

利用量子化学的SCF－Xα-SW电子结构计算方法,计算得到了RE4Cr2O9(RE=La,Pr,Nd,Sm,Gd,Dy,Ho,Er)等体系的电子态密度分布、费米能和能隙宽度等电子结构参数,并结合RECrO3导电陶瓷的导电特征,分析了导电性能和电子结构参数之间的关系。研究表明：随着RE原子序数的增加,其费米能附近的态密度依次增大,主要为f电子,非f电子数量逐渐减少,因此,参与导电的电子应与f电子无关。这是RECrO3导电陶瓷电导率随RE原子序数增大而下降的主要原因。     

非金属元素掺杂对VH_2解氢性能的影响

采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)结合平面波超软赝势方法,研究了非金属元素B,P,S掺杂对VH2解氢性能的影响。计算B,P,S掺杂VH2前后体系的合金形成热、净电荷、重叠集居数以及电子态密度,发现B,P,S掺杂VH2后:体系的合金形成热减少;部分V原子的净电荷增大、H原子的净电荷减小;费米能级处的电子浓度增大;态密度计算也显示了V-H之间的共振作用有所减弱。由此表明非金属元素B,P,S元素的掺杂减弱了系统的稳定性,提高了VH2的解氢性能。     

Cr含量对Fe3Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Cr含量对DO3-Fe3 Al合金电子结构及力学性能的影响.通过计算掺杂前后体系的形成热和结合能明确Cr在超晶胞模型中的占位;通过计算各体系的弹性模量、布居、态密度及差分电荷密度揭示了Cr对Fe3 Al合金力学性能影响的微观机制.结果表明:含量为3.125 at.％时,Cr优先...     

四元Heusler合金CrFeMnAl的结构和磁性

研究了四元Heusler合金CrFeMnAl的结构和磁性。基于密度泛函理论(DEF)的第一性原理方法,借助于Materials Studio 6.0软件,对其晶体结构进行了优化。得到的最优晶格常数为5.86(0),总磁矩为0。进行了能带结构和态密度的分析,得到如下结论:四元Heusler合金CrFeMnAl自旋向上方向费米能级附近态密度为0;自旋向下费米能级处态密度不为0,磁性主要是Cr原子3d电子分别与Fe原子3d和Mn原子的3d劈裂杂化所致,CrFeMnAl是一个半金属惠斯勒合金。     

V掺杂CrSi2能带结构的第1性原理计算

 采用基于第1性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法和广义梯度近似,计算了V掺杂CrSi₂体系的能带结构和态密度,计算结果表明,本体CrSi₂是具有ΔE_g=0.35eV狭窄能隙的间接带隙半导体,其费米面附近的态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的态密度决定;V替代Cr掺杂后,费米能级进入价带,费米面插在价带的中间,带隙变窄,且间接带隙宽度ΔE_g=0.25eV;掺杂后费米面附近的电子能态密度则由Cr的3d层电子、V的3d层电子和Si的3p层电子的态密度共同决定,掺杂后V原子成为受主,在价带顶附近贡献了一定数量的空穴,使掺杂后CrSi₂的导电类型变为p型,提高了材料的电导率.     

金属电极电位与费米能级的对应关系

通过计算机编程,建立了几种典型金属的原子团晶体模型.应用实空间Recursion方法,计算了这几种金属在纯净状态下的费米能级与电子态密度.由此得出随着金属的费米能级的升高,其电极电位会随之下降.而电子局域态密度分布在高能区的金属易失去电子,进行氧化反应.     

空位缺陷对zigzag型石墨烯纳米带电子结构的影响

为了了解空位缺陷对zigzag型石墨烯纳米带电子结构的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算含不同空位碳原子数的缺陷zigzag型石墨烯纳米带的电子结构。研究结果表明:含缺陷的zigzag型石墨烯纳米带都呈现出类金属性的电子结构特征,其电子结构与缺失碳原子的含量及缺陷位置附近碳原子的饱和度密切相关;缺陷的存在会引入缺陷能级,当缺失的碳原子数为奇数时,费米面附近存在3条能级;当缺失的碳原子数为偶数时,费米面附近只有2条能级;随着空位缺陷的增加,缺陷处碳原子的不饱和度也增加,从而费米能附近的态密度峰出现相应衰减。     

过渡金属氢化物PdH_(0.75)和PdH的应力和电子结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一原理方法计算了氢化物PdH_(0.75)和PdH的总能随原胞体积的变化关系.得出其在应力条件下的受力情况及在平衡晶格时的态密度.发现费米能级附近的态密度主要源于4d电子的贡献,而低能级范围的态密度主要源于H原子的1s电子的贡献.     

N-S共掺ZnO的第一性原理研究

通过第一性原理方法计算了未掺杂、N单掺和N-S共掺ZnO的电子结构。对态密度的计算发现，N单掺时会在价带顶费米能级附近形成一个局域性很强的能级，N-S共掺后N的局域性减弱，费米能级更加深入价带导致空穴浓度增加；对有效质量的计算发现，共掺时的有效质量较单掺时减小。计算结果表明，N-S共掺相对于N单掺有利于形成p型ZnO。     

LiFePO4掺杂Mg前后导电性能的理论研究

由广义梯度近似的密度泛函理论,计算了LiFePO4在Mg掺杂前后的电子结构.结果表明,Fe-O键是较弱的共价键;而P-O键的键级大,键长短,形成的是很强的共价键.掺杂Mg后,键中的共价成分有些减弱.在总态密度中费米能级附近的价带和导带,主要来自于Fe的3d态电子.掺杂物的能隙明显小于纯LiFePO4的能隙,并且掺杂后,发生了红移现象,从而表明掺杂Mg可以提高LiFePO4的导电性能.     

FTO薄膜电子结构和光学性质的PBE0方法研究

本文基于密度泛函理论(DFT)PBE0方法对本征SnO_2及SnO_2∶F电子结构及光学性质进行了理论计算,从理论上描述了光学性质与电子结构关系。计算结果表明,PBE0方法计算光学带隙最接近实验数值。在PBE0赝势下,计算了本征SnO_2及SnO_2∶F能带结构、电子态密度。掺杂后,体系局域态密度增加,费米能级穿越导带底部,F掺杂增强SnO_2的导电性。增加F掺杂浓度,体系等离子体频率降低,有利于降低FTO薄膜红外辐射率。F掺杂SnO_2后,介电函数谱发生红移。     

同主族Si/C共掺杂TiO_2可见光区光催化性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论(DFT)第一性原理平面波超软赝方法对Si/C共掺杂锐钛矿TiO_2电子结构、差分电荷密度和光学特性进行了研究.计算结果表明,共掺杂能明显降低体系的带隙(约为1.7eV),能有效增加其光催化活性.从总态密度图可以得到,费米能级附近的杂质态降低了跃迁能.Si/C共掺杂锐钛矿TiO_2能有效提高其在可见光区域的吸收系数,特别是在三种不同的构型中,第三种构型在可见光区域具有最大吸收系数.     

ScB_2的高压结构和电子性质的密度泛函计算（英文）

本论文用广义梯度近似(GGA)密度泛函方法研究了具有AlB_2结构的ScB2从0GPa到100GPa高压下的结构和电子性质.在0GPa下的结果与现有实验和理论数据相符.获得的结构性质的压强依赖性显示出ScB2的结构受压强的影响很小.另外还计算了高压下ScB_2电子的态密度和部分态密度.我们发现高压强明显的改变了电子态密度分布的轮廓,并且还发现费米能级附近的态密度随着压强的升高而减小,表明高压下ScB2电子杂化轨道能量在下降.     

第一性原理研究Pt掺杂NiTi金属间化合物晶体结构与电子结构

利用第一性原理研究了Pt掺杂B2结构的NiTi合金的晶体结构与电子结构.研究表明,Pt掺杂比例不高于6.25%时,体系的结构不发生变化,并且点缺陷形成能更低,说明掺杂Pt元素能提高体系的稳定性.而态密度,布局分析以及电荷密度分布的计算进一步表明,Pt原子的d电子成键能力很强,与周围原子剧烈的相互作用,结构更为稳定.通过...     

同主族C-Si共掺杂TiO2可见光区光催化性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论（DFT）第一性原理平面波超软赝方法对C-Si共掺杂TiO2电子结构、差分电荷密度和光学特性进行了研究,计算结果表明,共掺杂能明显降低体系的带隙(约为1.7eV)。能有效增加其光催化活性;从总态密度图可以得到,费米能级附近的杂质态降低了载波跃迁能。C-Si的共掺杂能有效提高其在可见光区域的吸收系数,特别是在三种不同的构型中,第三构型在可见光区域具有最大吸收系数。     

LiFePO4掺杂Mg前后导电性能的理论研究

由广义梯度近似的密度泛函理论,计算了LiFePO4在Mg掺杂前后的电子结构.结果表明,Fe—O键是较弱的共价键;而P—O键的键级大,键长短,形成的是很强的共价键.掺杂Mg后,键中的共价成分有些减弱.在总态密度中费米能级附近的价带和导带,主要来自于Fe的3d态电子.掺杂物的能隙明显小于纯LiFePO4的能隙,并且掺杂后,发生了红移现象,从而表明掺杂Mg可以提高LiFePO4的导电性能.     

卤化锑烯电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了卤化锑烯的晶体结构和电子结构。形成能的计算表明四个体系都是能量稳定的,在实验上是可能制备出来的,并且能量稳定性按SbFSbClSbBrSbI的顺序递减。电子能带结构计算结果表明4种卤化锑烯都是非磁性的半金属,并且导带和价带线性相交于费米能级处的K点,显示出狄拉克锥的存在。态密度计算结果显示卤化锑烯中的狄拉克锥主要来源于Sb原子p轨道的贡献。研究表明,经过化学修饰(卤化),宽带隙的锑烯可以转化为狄拉克材料,这种材料在未来的高性能器件中有着潜在的应用价值。     

Al3Sc态密度的第一原理计算

应用赝势平面波方法,利用第一性原理CASTEP软件,采用超软赝势和广义梯度近似(GGA)计算Al_3Sc的晶格常数及态密度.研究表明,Al_3Sc的成键在费米能附近主要由Al原子的p轨道电子与Sc原子的d轨道电子杂化而成,费米能级以上是由Sc-Sc共价键和Al-Sc杂化键贡献的;费米面处的电子态密度很小,共价键增强,有很好的区域稳定性;在费米能级两侧,Al_3Sc体现很强的共价性.