Si在TiAl3中取代行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Si原子在TiAl3中的格点取代行为.通过对不同原子被置换后的c/a值、形成能以及电子态密度的计算和比较,发现Si原子倾向于取代TiAl3中的Al原子,其取代行为主要由系统的电子结构决定,计算结果与实验相符.为了进一步研究Si原子的取代行为,对Si原子占据的格点以松散或紧凑分布下体系的总能、形成能以及电子态密度进行了计算,结果表明Si原子倾向于取代TiAl3中松散分布的Al(2)原子.对c/a值的计算表明,随Al(2)格点Si原子浓度的增加,c/a值逐渐增大;而当Si取代Al(1)格点时,c/a值随Si原子浓度的增加而减小.研究表明,Si在TiAl3中的极限固溶度介于12.5at%-18.75at%之间.     

Nb在Ni3Al中取代行为及合金化效应的第一性原理研究

采用基于第一性原理的平面波赝势方法,研究了Nb原子在Ni₃Al中的格点取代行为及合金化效应.通过对不同原子被置换后体系的形成热、结合能及电子态密度的计算和比较,发现Nb原子倾向于取代Ni₃Al中的Al原子,其取代行为主要由系统的电子结构决定,计算结果与实验相符.为了进一步研究Nb原子的取代行为,对Nb原子占据的格点以松散或紧凑分布下体系的总能、形成热、结合能以及电子态密度进行了计算,结果表明Nb原子占据的格点更倾向于紧凑分布.为了研究Nb对Ni_{3关键词： 第一性原理 3}Al合金')" href="#">Ni₃Al合金 电子结构 合金化效应     

掺Cd氧化锌的电子结构及相结构稳定性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论结合投影缀加平面波方法的VASP软件包,在考虑所有掺杂原子构型的前提下,对Cd掺杂ZnO合金的晶格常数、禁带宽度、电子态密度和形成焓进行了计算,分析了Cd含量和掺杂原子构型对纤锌矿wz-Zn_1-xCd_xO合金的电子结构和结构稳定性的影响.计算结果表明:随着Cd含量的不断增加,纤锌矿ZnCdO合金的平均晶格常数a,c均线性增加,但c/a的比值不会发生显著的变化;纤锌矿ZnCd 关键词： 密度泛函理论 ZnCdO合金 电子结构 形成焓     

Al的微观组态与LaNi3.75Al1.25的结构和弹性第一性原理研究

在全电子水平上，采用广义梯度近似密度泛函理论和全势能线性缀加平面波方法并结合二维立方拟合方法，对LaNi_3.75Al_1.25合金的晶体结构与弹性性质进行了理论研究.计算结果给出合金的晶格常数a=b=0.5137　nm，c=0.4018　nm，Al原子在晶胞中的微观分布为同时占据部分3g和2c等价格位，弹性常数C₁₁+C₁₂=281.2，C₁₃=82.3，C₃₃=227.3，以及体弹性模量B＝124.5、切变模量G＝68.2　GPa.还对态密度、能带结构和电荷密度进行了计算分析，并给出材料LaNi_3.75Al_1.25的电子线性比热系数23.45　mJ/molK². 关键词： 3.75Al_1.25')" href="#">LaNi_3.75Al_1.25 储氢合金 全势能线性缀加平面波 弹性常数     

高压下TiAl3结构及热动力学性质的第一性原理研究

采用平面波赝势密度泛函理论研究了钛铝系金属间化合物TiAl₃的结构性质, 计算值与实验值及其他理论值相符合. 通过准谐德拜模型研究了TiAl₃的热动力学性质, 计算得到了相对体积(V/V₀)与压强和温度的关系, 以及不同温度和压强下的热膨胀系数和热容. 与TiAl的计算结果进行对比, 发现随着温度的升高, TiAl的热膨胀系数增大的速度高于TiAl₃, 且随着压强的增大温度效应减弱; TiAl₃的热容值近似为TiAl的热容值的2倍. 关键词： 结构性质 热动力学性质 第一性原理 高压     

插层化合物LixTiS2中Li离子-空位二维有序结构稳定性的第一性原理研究

根据局域密度近似下的密度泛函理论，用第一性原理方法对TiS₂，LiTiS₂和Li_xTiS₂(x=1/4, 1/3, 1/2, 2/3, 3/4)有序系统进行了几何优化和总能量计算.将计算结果与已有的实验和理论结果进行了对比，得到的归一化结构参量增量Δa₀和Δc₀随离子浓度单调地增加，与实验结果符合较好.Li_{关键词： x}TiS₂')" href="#">Li_xTiS₂ 有序结构 第一性原理计算 密度泛函理论     

Fe的结构与物性及其压力效应的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法，计算了Fe的几种不同晶体结构的总能量曲线，对HCP结构下晶体结构参数c/a随压强的变化关系做计算分析. 能量计算精度取为0.01 eV/atom. 计算得出： 1) 零温下Fe从bcc到hcp结构的相变压强约为15 GPa，与实验结果相一致； 2) 压强的升高会导致Fe的磁矩减小，最终破坏Fe的磁性； 3) 压强升高引起hcp晶体结构参数c/a缓慢增大，而在地核压强(135—360 GPa)范围内，c/a取常量约1.59能够满足计算精度的要求. 关键词： 第一性原理计算 压力效应 Fe的结构与物性     

BiTiO3电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的赝势平面波方法, 对BiTiO₃的多种结构进行了计算. 计算结果表明, C1C1结构最为稳定, 对应晶格参数为a=b=5.606 Å, c=9.954 Å; α=β=105.1°, γ=61.2°. 进一步对C1C1结构的BiTiO₃的能带结构、电子性质和光学性质进行了研究, 发现BiTiO₃是间接带隙半导体, 其费米面附近的能带主要由Ti-3d和O-2p层的电子态构成. 通过介电函数、复折射率和反射率等的研究, 发现BiTiO₃的光学性质为近各向同性.     

铬和镍的添加对Fe3Al合金力学性能影响的DFT研究

利用第一原理研究了过渡金属元素 Cr 或 Ni 在 Fe₃Al合金中的优先占位行为及其合金化效应. 计算结果表明: Cr 或 Ni 的取代有助于Fe₃Al 合金体系更稳定, Cr 优先占据 Fe_I 位, Ni 优先占据 Fe_II位. Fe₂NiAl-II 具有最小的剪切模量G, 杨氏模量E和G/B值, 因此Fe₂NiAl-II合金的韧性、延展性最佳. 态密度和电荷密度图表明, 过渡金属元素的取代提高了它们与近邻基体原子之间的相互作用, 削弱了Al和Fe的相互作用.     

AlAs相变及热动力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的全势能线性糕模轨函法研究了闪锌矿（B3）,NiAs（B8）和岩盐（B1）结构的AlAs的相变、结构性质以及热动力学性质.对B3-B8和B3-B1结构的能量体积曲线做公切线,得到了B3→B8相变压力为5.44 GPa,并预测到B3→B1相变压力为6.46 GPa.同时计算了高压下B8相的结构性质,结果显示当V/V₀≈0.7—1.05时,c/a基本保持恒定（仅有约 0.2%的波动）;当V/V₀≈0.4—0.7,c/a随着V/V₀的减小而近似线性地增大.通过状态方程拟合,得到了AlAs的相对体积V/V₀与压强P的函数关系,B8相的状态方程与实验结果符合很好.最后利用准谐德拜模型得到了AlAs的体弹模量B随压力P的变化关系以及不同压强下热容C_V与温度T的关系. 关键词： 相变 热力学性质 第一性原理     

High-temperature site preference and atomic short-range ordering characteristics of ternary alloying elements in γ’-Ni3Al intermetallics

Abstract

Remarkable high-temperature mechanical properties of nickel-based superalloys are correlated with the arrangement of ternary alloying elements in L1₂-type-ordered γ′-Ni₃Al intermetallics. In the current study, therefore, high-temperature site occupancy preference and energetic-structural characteristics of atomic short-range ordering (SRO) of ternary alloying X elements (X = Mo, W, Ta, Hf, Re, Ru, Pt or Co) in Ni₇₅Al_21.875X_3.125 alloy systems have been studied by combining the statistico-thermodynamical theory of ordering and electronic theory of alloys in the pseudopotential approximation. Temperature dependence of site occupancy tendencies of alloying X element atoms has been predicted by calculating partial ordering energies and SRO parameters of Ni-Al, Ni-X and Al-X atomic pairs. It is shown that, all ternary alloying element atoms (except Pt) tend to occupy Al, whereas Pt atoms prefer to substitute for Ni sub-lattice sites of Ni₃Al intermetallics. However, in contrast to other X elements, sub-lattice site occupancy characteristics of Re atoms appear to be both temperature- and composition-dependent. Theoretical calculations reveal that site occupancy preference of Re atoms switches from Al to both Ni and Al sites at critical temperatures, T_c, for Re > 2.35 at%. Distribution of Re atoms at both Ni and Al sub-lattice sites above T_c may lead to localised supersaturation of the parent Ni₃Al phase and makes possible the formation of topologically close-packed (TCP) phases. The results of the current theoretical and simulation study are consistent with other theoretical and experimental investigations published in the literature.     

Superconductivity in the hole-doped oxy-arsenide RE1−xSrxFeAsO (RE = La, Pr)

Bulk superconductivity was observed in the FeAs-based RE_1−xSr_xFeAsO (RE = La, Pr) when the di-valence element Sr was substituted to the site of the tri-valence element La and Pr. The maximum superconducting transition temperatures T_c for the two systems are 26 K and 16.3 K, respectively. The doping dependence of the electrical properties and structure of these two systems were investigated systematically. A roughly monotonic increase of T_c and the lattice constants (a-axis and c-axis) with Sr concentration and a saturation behavior in the high doping levels were found. We confirmed that conduction in this type of materials is dominated by hole-like charge carriers by the Hall effect measurements. Also the resistive measurements revealed possible higher upper critical field in these systems comparing with the electron-doped ones.     

Effect of Zr,Ti substitutions onT c in superconducting YBa2Cu3O7−δ system

Zr and Ti have been substituted in the system Y_1−x M _x Ba₂Cu₃O_7−δ(M=Zr, Ti,x=0.05,0.1). We find that theT _c value is unchanged, ∼90K for Zr substitutions up to 10% and in the case of Ti substitutions theT _c drops significantly. These changes may arise from their site preference.     

Zn$lt;sub$gt;1-$lt;i$gt;x$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;Mg$lt;sub$gt;$lt;i$gt;x$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;O薄膜的光致发光特性研究

采用脉冲激光沉积方法在单晶Si（100）衬底上制备出c轴取向的Zn_1-xMg_xO单晶薄膜,通过荧光光谱仪研究了薄膜的光致发光特性.实验结果表明,Mg含量增加,Zn_1-xMg_xO单晶薄膜的紫外发光峰蓝移,发光峰强度减弱,缺陷发光强度增强.同时发现,由于Mg的掺杂,引入了一些束缚能较大的局域束缚态.对于氧气氛下制备的样品,实验发现紫外峰和绿光带发光峰同时增强,但是R值减小,紫外峰红移.对绿光发光机理研究发现,绿光发光带主要与锌空位、氧间隙（O_i）或锌位氧（O_Zn）等缺陷有关,它是由多个缺陷发光峰组成,各缺陷发光峰强度相对变化导致了绿光发光带的整体移动. 关键词： 1-xMg_xO薄膜')" href="#">Zn_1-xMg_xO薄膜 光致发光 脉冲激光沉积     

用耦合簇理论及相关一致五重基研究SiH$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;($lt;i$gt;X$lt;/i$gt;$lt;sup$gt;1$lt;/sup$gt;$lt;i$gt;A$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;1$lt;/sub$gt;)自由基的解析势能函数

运用单双迭代三重激发耦合簇理论和相关一致五重基对SiH₂的基态结构进行了优化, 并在优化结构的基础上进行了离解能和振动频率的计算. 结果表明: SiH₂的基态为C_2v结构, 平衡核间距R_Si—H= 0.15163 nm, H—Si—H键的键角α=92.363°, 离解能D_e（HSi—H）=3.2735 eV, 频率ν₁（a₁）=1020.0095 cm^-1, ν₂（a₁）=2074.8742 cm^-1, ν₃（a₁）=2076.4762 cm^-1. 这些结果与实验值均较为相符. 对H₂的基态使用优选出的cc-pV6Z基组、对SiH的基态使用优选出的aug-cc-pV5Z基组进行几何构型与谐振频率的计算并进行单点能扫描, 且将扫描结果拟合成了解析的Murrell-Sorbie函数. 与实验结果及其他理论计算结果的比较表明, 本文关于SiH自由基光谱常数（D_e,R_e, ω_e, B_e, α_e和ω_eχ_e）的计算结果达到了很高的精度. 采用多体项展式理论导出了SiH₂（C_2v, X¹A₁）自由基的解析势能函数, 其等值势能图准确再现了它的离解能和平衡结构特征. 同时还给出了SiH₂（C_2v, X¹A₁）自由基对称伸缩振动等值势能图中存在的两个对称鞍点, 对应于SiH+H→SiH₂反应, 势垒高度为0.5084 eV. 关键词： 2')" href="#">SiH₂ Murrell-Sorbie函数 多体项展式理论 解析势能函数     

制备工艺对Zn1-xMgxO薄膜结构及光学性能的影响

采用脉冲激光沉积（PLD）方法在单晶Si（100）衬底上沿c轴方向生长单晶Zn_1-xMg_xO薄膜,通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）和荧光光谱（PL）研究了膜厚、Mg含量、退火温度及氧气氛等制备工艺对Zn_1-xMg_xO薄膜的结构、形貌和光学性质的影响.实验结果表明,Mg含量x≤0.15时, Zn_{关键词： 1-x}Mg_xO薄膜')" href="#">Zn_1-xMg_xO薄膜 制备工艺 结构 光学性质     

不同气氛下SiOx纳米线的制备及形貌、红外、光致发光研究

以N₂/H₂、N₂或NH₃为载气,利用碳辅助化学气相沉积法,常压1140℃下在石英衬底上制备了大量直径为20—300 nm,长数百微米的非晶SiO_x纳米线.制备得到的纳米线具有高度定向生长的特性.利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜及电子能谱对SiO_x纳米线的形貌及组分进行了分析,Si与O原子之比为1∶18.傅里叶红外吸收谱显示了非晶氧化硅的三个特征峰（482,806和1095 cm^-1）及1132 cm^-1无序氧化硅结构的强吸收峰.SiO_x纳米线光致发光光谱（PL）在440 nm（283 eV）处具有较强的荧光峰;N₂为载气生长的SiO_x纳米线的PL峰强比NH₃为载气生长的SiO_x纳米线峰强大四个数量级. 关键词： x纳米线')" href="#">SiO_x纳米线 碳辅助化学气相沉积法 傅里叶红外吸收 光致发光