γ-B28光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函第一性原理的GGA方法,计算研究了硼的高压相γ-B28的能带结构、态密度、分态密度和光学性质.计算结果表明,γ-B28具有半导体能带结构的特征,其带隙达1.619eV,且整个带结构由杂化的硼2p态和2s态组成,且2p态占主导地位.γ-B28的静态介电常数为11.0733,静态的折射率为3.328,介电函数虚部的吸收边位于1.7eV左右,同时,在2.693eV和5.232eV处有2个明显的特征峰.γ-B28的反射系数在0～16eV范围内随着能量的升高而逐渐增大,但在19.4eV时反射系数急剧下降,而吸收系数的数量级达105cm-1,其电子能量损失谱(EELS)的共振峰在19.4eV处,与反射系数的陡降相对应.     

La~(3+)掺杂尖晶石LiMn_2O_4的第一性原理研究

采用第一性原理,研究了La~(3+)掺杂尖晶石LiMn_2O_4的电子态密度、原子布局、电荷密度等。结果表明,La~(3+)掺杂后体系结构稳定,带隙降低、费米附近能带数增加,费米能由-1.50eV增加到-0.86eV,平均电压提高,充放电速率提高;总态密度中O、Mn、La提供的能量高,其形成的化学键强度大,空间构架稳固,晶体塌陷的几率低;形成能为负值,La—O、Mn—O键长较短,共价性强,键稳定不易断裂,循环稳定性提高;LiLa_(0.125)Mn_(1.875)O_4理论容量比LiMn_2O_4高。     

分子动力学模拟C+离子与聚变材料钨的相互作用

采用分子动力学方法模拟不同能量的C+离子与聚变材料钨的相互作用.模拟结果表明:当C+离子入射剂量为3.11×1016 cm-2,入射能量为50eV时,样品表面形成一层碳膜;而入射离子能量为150和250eV时,C+离子入射到样品内与钨原子共同形成碳钨混合层,样品表面没有形成碳膜;碳的沉积率随能量的增大先减小后增加,溅射率随能量的增大先增大后减小;轰击后的样品中,碳原子密度、C-W键密度及C-C键密度分布都随能量的增加逐渐向样品内移动,且C-W键分布厚度随能量的增加而逐渐增加,C-C键分布厚度几乎不随能量变化;在作用过程中极少量的钨原子发生溅射,但引起钨品格损伤严重;碳在轰击后的样品中主要以Csp3杂化形式存在.     

Zr掺杂CeO_2电子结构的密度泛函计算

根据密度泛函理论,采用"总体能量平面波"超软赝势方法,对不同的Zr掺杂浓度的CeO2晶体几何结构进行了优化,从理论上给出了Zr掺杂CeO2晶体结构参数及性质;计算了Zr掺杂情况下CeO2晶体的总体能量、能带结构、总波态密度和分波态密度。研究表明,Zr3+取代Ce4+及Ce3+后晶体的稳定性增强,同时掺杂Zr使得晶格中自由载流子电子和O2p的波态密度的增加,使得晶格中Ce3+和Ce4+之间的变价可能性增大。     

OsSi2电子结构及介电性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硅基异质外延的OsSi_2的电子结构和介电性能。结果表明,在1.010nm≤a≤1.030nm范围内,OsSi_2始终为间接带隙的能带结构,且带隙值随晶格常数a的增大而逐渐减小;当晶格常数a为1.020nm时,体系处于稳定平衡态,此时OsSi_2具有0.625eV的间接带隙能量值;OsSi_2的价带主要由Os的5d、5p和Si的3s、3p态电子构成,导带主要由Si的3s、3p和Os的5d、6s态电子构成;OsSi_2在外延稳定平衡态及其附近的介电函数实部和虚部变化趋近一致,与块体OsSi_2相比,OsSi_2在外延稳定平衡态下的介电函数曲线相对往低能区飘移,OsSi_2的介电峰减少且介电峰强度明显增强。     

Ru2P晶体电子特性的第一性原理研究

采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)两种方法,并结合密度泛函理论对Ru2P晶体进行了结构优化,结果表明常压下LDA方法得到的晶格参数和晶胞体积比GGA方法更接近实验值.为研究其电子特性,计算了Ru2P晶体的能带结构,给出Ru2P晶体在-20～20 eV能量范围内总的态密度以及Ru原子的s、p、d电子轨道的投影态密度；通过状态方程拟合压强-体积(P-V)关系得到Ru2P晶体的体积模量B0及其对压强的一阶导数B0′.最后,对0～40GPa压强范围内Mulliken布居分析变化情况作了讨论.     

掺P锐钛矿相TiO2第一性原理计算

采用广义梯度近似处理的全电势线性缀加平面波法计算了掺P锐钛矿相TiO2的电子密度、能带结构和态密度.计算结果表明,P掺杂使锐钛矿相TiO2在费米能级附近出现3条杂质能带,使能带宽度减小,从而有效地提高了TiO2的可见光响应.     

β-CaSiO3晶体的电子结构及光学性质

基于第一性原理的平面波赝势方法(PWP)的局域密度近似(LDA)/广义梯度近似(GGA)计算了β-Ca-SiO3的几何结构、能带结构、态密度和光学性质。其晶胞参数优化结果与实验相比,LDA/GGA的相对误差为-3.62%/1.91%。对优化后的β-CaSiO3晶体进行能带结构分析表明,β-CaSiO3晶体为间接带隙结构,禁带宽度Eg(LDA)=5.53eV,Eg(GGA)=5.18eV。对态密度图及Mulliken电荷分布的分析表明,Ca的d轨道有电子分布,即Ca的s、p、d轨道均参与了成键。β-CaSiO3晶体中Ca与SiO3基团之间形成的化学键主要是离子键,而Si与O之间的化学键是共价键。     

热处理对WO3薄膜光学性质的影响

直流反应磁控溅射法制备了WO3薄膜,薄膜在723K纯N2气中被退火处理.热处理前WO3薄膜为无定形态,热处理后为多晶态.采用透射谱和单谐振子模型获得了薄膜的折射率和消光系数,得到退火前后谐振子能量分别为5.77和5.28eV,色散能为19.9和15.9eV.分析表明退火前后吸收边附近均表现出间接带隙的两段线性关系,间接带隙分别为3.14和2.96eV,声子能量为32和149meV,退火后带隙减小推测可能是由于退火薄膜晶化,氧填隙粒子导致的带尾态效应消失的结果.     

Al和S共掺杂金红石型TiO2第一性原理研究

利用密度泛函理论体系下的第一性原理平面波超软赝势法,研究Al单掺杂和S单掺杂以及Al/S共掺杂金红石相TiO_2的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:Al单掺杂导致禁带宽度减小为1.79eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S单掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带隙减小为0.816eV;Al/S共掺杂导致能带结构中出现了3条杂质能带,直接带隙约0.841eV,杂质能级主要由Al原子的3p轨道和S原子的3p轨道组成。Al/S共掺杂后使TiO_2的吸收带产生红移,在可见光区具有较大的吸收系数,能够增强电子传输能力和抑制电子空穴对复合。