NiAl和Cr材料中H原子间隙的第一性原理计算

通过第一性原理赝势平面波方法研究了氢原子在B2-NiAl和Cr合金中的占位以及对键合性质的影响. H在NiAl的富Al和富Ni八面体间隙杂质形成能分别为-2.365和-2.022eV,而在四面体间隙不稳定. H在Cr的八面体和四面体间隙的杂质形成能分别为-2.344和-2.605eV. H在NiAl中的最稳定位置为富Al八面体间隙,而在Cr中的最稳定位置是四面体间隙. 可以预期H在B2-NiAl/Cr体系中主要占据Cr 的四面体间隙位置. 通过分析原子结构、电荷集居数、价电荷密度以及态密度,讨论了H对B2 关键词： NiAl/Cr双相合金 H原子 第一性原理     

H,O,N,He原子掺杂Al原子的第一性原理研究

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,对Al中分别加入H,O,N和He原子后的晶体状态进行了研究.通过晶体结构和形成能分析比较了杂质原子占据不同位置的难易程度及对晶体稳定性的影响,并从态密度、电荷密度和电荷布居的角度,分析了其电子结构.结果表明:H、O和N原子占据金属Al的四面体间隙最稳定,而He原子主要占据金属Al的八面体间隙. O和N原子与Al原子具有强烈的共价作用,H原子与Al原子存在共价作用但相对较弱,而He原子与Al原子的相互作用以范德华力为主.进一步揭示了四种原子在金属Al中不同行为的电子机制.     

MAX相Nb2SnC和Nb2SnN的力学和热力学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理,在广义梯度近似下研究了MAX相Nb₂SnC和Nb₂SnN的力学、晶格动力学、电子以及热力学性质.通过弹性常数和声子的计算,研究了Nb₂SnC和Nb₂SnN两种结构的力学稳定性和动力学稳定性;通过对Nb₂SnC和Nb₂SnN的力学性质计算,证明了它们均具有较高的体积模量和剪切性,并且说明了Nb₂SnC和Nb₂SnN是具有弹性各向异性的韧性材料.此外,通过计算电子能带结构和态密度,研究了Nb₂SnC和Nb₂SnN的电子性质和成键性质,结果表明,两个化合物均具有金属导电性和较强的共价键,而且Nb₂SnN比Nb₂SnC具有更强的金属导电性.最后利用声子色散曲线预测了热容、自由能、焓和熵等热力学性质,结果标明,计算出的熵、焓和自由能值变化符合热力学第三定律.     

间隙绝缘电极辉光放电实验观察

实验研究了ITER H2/He辉光放电壁处理(GDC)系统的电极合理的间隙绝缘参数及标定辉光过程中沉积在电极头部的热负载.进行了H2/He击穿电压特性试验,在ITER GDC预期的壁离子电流密度条件下研究了H2/He辉光放电电压和试验电极上热负荷与压强的关系、试验电极启辉耐受特性、试验电极温度与热负荷的关系以及在不同区...     

H掺杂α-Fe2O3的第一性原理研究

α-Fe₂O₃是一种重要的磁性半导体材料, 在电子器件中应用广泛, 具有重要的研究意义. 本文基于密度泛函理论, 采用GGA+U方法, 应用第一性原理对间隙H掺杂前后的六方相α-Fe₂O₃的晶格常数、态密度、Bader 电荷分布进行了计算分析. 研究了U值对结果的影响, 发现U=6 eV时, 体相α-Fe₂O₃的晶胞平衡体积、Fe原子磁矩、带隙值与实验值最符合. 在选取合适U值后, 第一性原理计算结果表明, H掺杂后, 间隙H部分被氧化, 其最近邻的Fe 和O部分被还原, H和O有一定程度的成键. 在费米面附近, 出现了新的杂化能级, 杂化能级扩展了价带顶的宽度, 同时导带底下移, 引起带隙减小, 表明H掺杂是一种有效的能带结构调控方法.     

He原子掺杂铝材料的第一性原理研究

采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),计算了铝及铝晶胞间隙位置掺入He原子后体系的几何结构、电子结构、总体能量和电荷布居值.计算结果表明:随着氦在金属铝中逐渐形成,铝晶胞体系会发生晶格畸变,但总的趋势是He在铝体系的八面体位置的晶格畸变小于其在四面体位置的晶格畸变.He在铝晶胞八面体和四面体间隙的杂质形成能分别为1.3367 eV和2.4411 eV.由此可知,He在铝晶胞中最稳定位置是八面体间隙位置.同时,文中还从原子尺度层面分析了He原子在铝晶胞中的占位及其键合性质,讨论 关键词： 铝材料 第一性原理 形成能     

Radiation resistance property of barium gallo-germanate glass doped by Nb2O5

Effects of Nb₂O₅dopant on the radiation response of barium gallo-germanate(BGG)glass are studied mainly by electron paramagnetic resonance and absorption spectroscopy.Owing to the Nb⁵⁺$Nb³⁺interconversion in doped samples,formations of Ge-related non-bridging oxygen hole center and Ge-related electron center defects after g-ray irradiation are inhibited.Thereby,Nb₂O₅dopant can enhance radiation resistance of BGG glass,and 1.0%Nb2O5 concentration is the best.     

LiNH2储氢材料中间隙H与掺杂原子交互作用对其释氢性能影响机理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,研究了LiNH₂缺陷及其掺杂原子交互作用对其释氢影响.通过对其进行优化求得它们的局域最稳定结构并计算了含间隙H原子缺陷的LiNH₂及其掺杂合金的结合能、间隙缺陷形成能、态密度和电荷布居.结果表明: 系统结合能不能反映LiNH₂及其掺杂合金的释氢性质;平衡时,LiNH₂中有一定的间隙氢原子存在,Mg,Ti掺杂使形成能大大降低,大大增大了间隙氢的浓度. 间隙H原子在带隙引入了缺陷能级使带隙大大减小,提高释氢能力.间隙H原子导致[NH₂]^-中N-H原子间相互作用减弱,容易释氢.间隙H与[NH₂]^-中N存在共价作用,可以解释LiNH₂释氢反应中NH₃的放出.当存在掺杂时,N-H键的键强不均衡,部分较弱,部分较强,较弱的N-H键中H容易放出. 关键词： 储氢材料 第一性原理 缺陷 释氢机理     

共掺杂金红石TiO2的电子结构和红外光谱研究

本文对大别山双河、碧溪岭地区硬玉石英岩中的金红石进行了Fourier变换红外光谱(FTIR)分析, 结果显示所有金红石颗粒分别在3280 cm^-1和3295 cm^-1 出现强的吸收峰. 基于前人提出H在金红石结构中以孔道中心(CC)和八面体共边(BOE)方式存在的两种模型, 本文采用第一性原理计算方法研究了掺杂(Al, H)和(Fe, H)时金红石相TiO₂的晶体结构和电子结构. 根据O—H键的振动频率和O—H…O键中O—O之间距离的经验关 关键词： 2')" href="#">金红石相TiO₂ 孔道中心 电子结构 第一性原理     

金属Fe与间隙H原子相互作用的密度泛函研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了不同摩尔比下H在α-Fe和γ-Fe晶格中的间隙占位情况, 计算了稳态晶体的总能量、结合能、溶解热、电子态密度、电荷差分密度和电荷布居, 分析了间隙H原子和Fe晶格之间的相互作用, 讨论了H溶解对α-Fe和γ -Fe晶体电子结构的影响. 结果表明: H溶解引起α-Fe和γ-Fe晶体点阵晶格畸变, 体积膨胀率随着溶氢量的增加而增加. 从能量角度分析发现, H优先占据α-Fe的四面体间隙位, 而在γ -Fe中优先 占据八面体间隙位. 态密度、电荷差分密度以及电荷布居分析发现, 间隙H原子与Fe晶格的相互作用仅由H的1s轨道电子和Fe的4s轨道电子所贡献, 二者作用力相对较弱, 这是造成H在Fe晶格中固溶度较低的主要原因之一. 关键词： 金属Fe 间隙H原子 第一性原理 溶解热     

CaTiO3基微波介质陶瓷的频率温度稳定性

通过对克劳修斯-莫索蒂方程的近似, 分析了钙钛矿结构微波介质陶瓷频率温度系数 (τ_f) 的主要影响因素, 发现改变材料介电响应中离子位移极化和电子位移极化的比例, 可调节频率温度系数的正负与大小. 通过电子结构计算和容忍因子分析, 预测引入(Zn_1/3Nb_2/3)⁴⁺对具有正温度系数 的CaTiO₃进行B位取代将提高材料电子极化响应比例, 调节τ_f由正变负. 采用偏铌酸盐为前驱体, 通过固相反应法合成了Ca[(Zn_1/3Nb_2/3)_xTi_(1-x)]O₃钙钛矿结构陶瓷, 并对其进行结构分析和性能测试, 实验结果与理论分析一致, 获得了具有近零频率温度系数的Ca[(Zn_1/3Nb_2/3)_0.7Ti_0.3]O₃介质陶瓷材料. 关键词： B位复合钙钛矿陶瓷 谐振频率温度稳定性 极化机理 6八面体倾斜')" href="#">BO₆八面体倾斜     

Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag-N共掺杂ZnO体 系以及间隙N和间隙H掺杂p型ZnO: (Ag, N)体系的缺陷形成能和离化能进行了研究. 结果表明, 在Ag_Zn和N_O所形成的众多受主复合体中, Ag_Zn-N_O受主对不仅具有较低的缺陷形成能同时其离化能也相对较小, 因此, Ag_Zn-N_O受主对的形成是Ag-N共掺ZnO体系实现p型导电的主要原因. 研究发现, 当ZnO: (Ag, N)体系有额外间隙N原子存在时, Ag_Zn-N_O受主对容易与N_i形成Ag_Zn-(N₂)_{m O}施主型缺陷, 该施主缺陷的形成降低了Ag-N共掺ZnO的掺杂效率因而不利于p型导电. 当间隙H引入到ZnO: (Ag, N)体系时, H_i易与Ag_Zn-N_O受主对形成 受主-施主-受主复合结构(Ag_Zn-H_i-N_O), 此复合体的形成不仅提高了Ag_Zn-N_O受主对在ZnO中的固溶度, 同时还能使其受主能级变得更浅而有利于p型导电. 因此, H辅助Ag-N共掺ZnO可能是一种有效的p型掺杂手段. 关键词： p型ZnO 缺陷形成能 受主离化能 第一性原理     

基于密度泛函理论的5~10元瓜环结构参数与前线轨道的计算

在气相环境中,使用密度泛函理论（DFT）优化由n个苷脲单元组成的瓜环[n]（CB[n]）（n=5~10）,并使用密度泛函（DFT）概念指数和Multiwfn软件包计算和分析CB[n]的结构参数、前线轨道能量和化学稳定性.结果表明：α-N结构最稳定,α=O、γ-γ、γ-H和β-H（2）结构的化学稳定性较差;以CB[6]为界,主要二面角的变化呈现中心对称的形式;随着苷脲单元n的增加,CB[n]的端口直径、空腔直径和圆外径线性增大;前线轨道E_HOMO、E_LUMO值及E_LUMO-E_HOMO值逐渐降低,化学活性逐渐增强、稳定性逐渐减弱;端口O原子是最大的亲电活性位点,LUMO的电子云分布主要与H原子有关,且次甲基H原子对LUMO电子云的贡献最大;次甲基C原子、亚甲基C原子和指向CB[n]端口方向的亚甲基H原子对LUMO的电子云分布具有抑制作用,抑制能力的大小为指向CB[n]端口方向的亚甲基H原子>亚甲基C原子>次甲基C原子.为研究瓜环的超分子组装提供理论依据.     

Upper bound to the charge-transfer energy on a 2D Wigner lattice in high-Tc cuprates

Assuming that the energy of a 2D Wigner lattice, which has been frequently observed on the CuO₂ plane in layered high-T_c cuprates, is composed of Coulomb energy, kinetic energy, and charge-transfer energy which is necessary to transfer electrons or holes onto the CuO₂ plane (the magnitude of the energy is expected to be of the order of the work function of the compound constituting the plane from which the electrons are transferred, if the CuO₂ plane easily accepts the electrons or holes, as if the CuO₂ plane were crystal surface), we find in the mean-field approximation, that the total energy for a unit lattice, E₀, can be given by a function of the charge-transfer energy E_φ as E₀= (E_φ−E_φ⁰+O((E_φ−E_φ⁰)₂)(>0), where the value of E_φ⁰(1.5 in the ground state, for example) is independent of the lattice configuration. This relation implies that the upper bound to the charge-transfer energy is given by E_φ⁰. The smallness of E_φ⁰, compared with the work function of ordinary metals and alloys (with the work function around 4 eV), is necessary for the realization of the 2D Wigner lattice in many layered high-T_c cuprates.     

Temperature dependence of the dielectric properties of SBN in the frequency range of 10kHz–10MHz

The dielectric constant of Sr_0.75 Ba_0.25 Nb₂O₆ and its dielectric loss have been measured from -20°C to +90°C at various frequencies in the range of 10 KHz– 10 MHz. The result show, that despite the low half-wave field distance product (E·l)λ/2, the use for light modulation purposes is limited because of the high value of tan σ.     

Energetics of carbon and nitrogen impurities and their interactions with vacancy in vanadium

We studied the energetic behaviors of interstitial and substitution carbon(C)/nitrogen(N) impurities as well as their interactions with the vacancy in vanadium by first-principles simulations. Both C and N impurities prefer the octahedral site(O-site). N exhibits a lower formation energy than C. Due to the hybridization between vanadium-d and N/C-p, the N-p states are located at the energy from-6.00 e V to-5.00 e V, which is much deeper than that from-5.00 e V to-3.00 e V for the C-p states. Two impurities in bulk vanadium, C–C, C–N, and N–N can be paired up at the two neighboring Osites along the 111 direction and the binding energies of the pairs are 0.227 e V, 0.162 e V, and 0.201 e V, respectively.Further, we find that both C and N do not prefer to stay at the vacancy center and its vicinity, but occupy the O-site off the vacancy in the interstitial lattice in vanadium. The possible physical mechanism is that C/N in the O-site tends to form a carbide/nitride-like structure with its neighboring vanadium atoms, leading to the formation of the strong C/N–vanadium bonding containing a covalent component.     

A new upper bound formula for the ground state energies of N-boson systems

The energy E_N of an N-body system of pairwise interacting bosons is shown to satisfy the inequality, E_N < [N(N − 1)/n(n − 1)] E_n, where N > n 2. This inequality generalizes the Bruch-Sawada result, E₃ < 3E₂, and is superior in its predictive ability to Lim et al.'s .     

Déplacement chimique ESCA dans la série des oxydes du niobium

The binding energies of the niobium levels in niobium metal and the oxides NbO, NbO₂ and Nb₂O₅, have been measured. This allows identif     

A study of the Ca(d, p)Ca reaction (I). The single-particle states

The reaction ⁴⁰Ca(d, p)⁴¹Ca has been studied with a resolution 30 keV. Excitation functions for the first three strong states have been measured in the energy interval 9.80 to 12.12 MeV. Cross section fluctuations are found to be entirely within statistics, i.e. < 5 %, and it is concluded that σ_CN(θ)/(2J_f+1) < 5 μb/sr. Differential cross sections have been measured for elastic scattering, and the (d, p) transitions to the ground state and the strong single-particle states at E^* = 1.949, 2.471, 3.623 and 3.954 MeV at E_d = 12.00 MeV and, over a limited angular range, at E_d = 11.00 MeV. The angular distributions have been analysed by the DWBA method and spectroscopic factors have been determined. It is suggested that the 3.623 MeV state may be the third state predicted by Gerace and Green rather than as assigned by earlier studies.     

分析指认固体中稀土离子4f-5d跃迁光谱的简单模型

概要介绍和总结最近由段昌奎等人提出,并经发展扩充的用以分析指认固体中稀土离子f-d跃迁光谱的简单模型,以及对Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Eu²⁺、Tb³⁺、Ho³⁺、Er³⁺的f-d激发光谱及Nd³⁺的d-f辐射谱的成功应用。也论及值得进一步研究的其他离子的f-d谱。