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锑烯的第一性原理研究: 2025年; 利用第一性原理方法研究了β相锑的电子结构和振动模式。发现锑烯原子不在同一平面上。锑烯5s、5p x、5p y和5p z轨道都对锑烯中锑原子之间形成的键有贡献,5p z对sp 3杂化轨道有特殊贡献。文中计算的锑烯的禁带宽度为1.804 eV。同时,β相锑烯的声子谱表明,锑烯有6支晶体格波,分为3支声学格波和3支光学格波。在D 3d对称的锑烯中,只有E g和A 1g在群论和第一性原理计算中具有拉曼活性。E g和A 1g的相应拉曼频率分别为183.93 cm-1和211.30 cm-1。; 胡可徐甲芍金凡; 关键词：第一性原理群论声子色散拉曼光谱

碳族单质超导性的第一性原理研究: 2025年; 同为第四主族的元素,碳、硅、锗、锡、铅具有相似的价电子排布,但超导性却并不相同.锡和铅在常压下即可实现超导,硅和锗则需要在高压下才具有超导性,而碳的常规晶体结构在常压和高压下均尚未发现其超导性.压力在很大程度上是通过改变晶体结构和原子之间的位置进而影响其超导性,本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对碳、硅、锗、锡、铅五种第四主族元素的单质的晶体结构、电子结构、声子性质以及超导性质进行系统地对比分析.计算结果表明费米能级附近的电子态密度越高,金属体系实现超导所需的压力越小.在具有金属性的体系中价带靠近费米能级处带隙的存在会使电子更容易局域在费米能级附近,从而增大费米能级附近电子态的数目并提高体系的超导性.此研究为探究超导机制并提高材料的超导性提供思路.; 韩沛辰林永熠郑磊刘其军刘正堂高娟; 关键词：超导性第一性原理计算碳族元素电子结构

Fe-Zn金属间化合物的第一性原理研究: 2025年; 渗锌技术是一种能够有效提高电力金具寿命的绿色环保工艺,因渗锌过程中生成了一系列的Fe-Zn金属间化合物,目前关于Fe-Zn金属间化合物的理论研究较缺乏。本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,系统研究了Fe-Zn中ζ(FeZn_(13))、δ_(1)(FeZn_(10))、Γ(Fe_(4)Zn_(9))和FeZn等金属间化合物相的态密度和弹性性质。用Voigt-Reuss-Hill模型计算出多晶体的体积模量、切变模量等弹性模量,又计算了各种Fe-Zn相的硬度和态密度。结果表明:FeZn相的延展性最好,硬度最低。Fe_(4)Zn_(9)相的硬度最高,达到10.17 GPa。根据态密度图(DOS),Fe-Zn金属间化合物相的电子结构都存在金属键特性,因此具有良好的导电性,其中Fe_(3)Zn_(10)相具有最好的导电性。本研究能为提高渗锌层的稳定性提供理论依据和技术支撑。; 顾建刘胜春司佳钧刘鹏; 关键词：第一性原理计算弹性性能

金属铅力学性能与热力学性能第一性原理研究: 2025年; 利用第一性原理研究了Pb的力学性能和热力学性能。研究结果表明,Pb具有很好的塑性和力学稳定性;体弹模量各向同性,而剪切模量和杨氏模量具有较大的各向异性。通过准谐德拜模型计算了不同压力(0~15GPa)和不同温度(0~300K)的热力学性质,其中,所计算的热膨胀系数、体弹模量、恒容和恒压热容与实验值相符。; 李剑孙雷张耀阳郭梦蝶张国义曹勇; 关键词：第一性原理计算各向异性力学性能热力学性能

非磁性轻元素掺杂SmCo_(5)的第一性原理研究: 2025年; 元素掺杂通常能够有效改变化合物电子结构并优化其物理性质。利用第一性原理计算方法研究了非磁性轻元素H、B、C、N、O、F的掺杂对SmCo_(5)材料物性的影响。结果表明,H、O、F的掺杂体系掺杂形成能为负值,有利于提升其热力学稳定性,而B、C、N的掺杂会对其热力学稳定性产生不利影响。此外,F的间隙掺杂改变了电子态密度和费米能级附近的态分布,显著提高了SmCo_(5)体系的总磁矩,同时F的间隙掺杂几乎不影响其力学性能。研究结果为Sm-Co基永磁材料的制备和改性提供了理论依据,并为寻找新的高性能永磁材料提供了重要参考。; 林献刘睿琪罗家榆付刚王金磊陈越郑勇平张健敏黄志高; 关键词：第一性原理计算电子结构磁性

五边形石墨烯双层电子性能及磁性调控的第一性原理研究: 2025年; 基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,我们研究了五边形石墨烯双层结构表面氢氟化对其电子结构及磁性的调控.计算结果表明,氢氟化的五边形石墨烯双层可以在价带顶和导带底出现自旋极化态,从而诱导出磁性且有效降低带隙.基于这一特性,我们进一步发现通过调控氢氟化覆盖度能够有效调节体系带隙及磁矩,并且随着覆盖度增加实现了五边形石墨烯双层从半导体-金属-半导体的转变.; 吴旌贺丁雅妮郭梦雨陈卫光王美娟史金磊; 关键词：第一性原理计算

应变对Si掺杂A-TiO_(2)光学性质影响的第一性原理研究: 2025年; 运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Si掺杂锐钛矿相TiO_(2)(A-TiO_(2))的电子结构和光学性质,以及应变对Si掺杂体系光学性质的调控。研究结果表明:Si掺杂形成的两种替位式缺陷中,Si_(Ti)缺陷不能有效改善TiO_(2)的光学性能,而Si_(O)缺陷的引入提高了掺杂体系对可见光区和红外光区光子的吸收,并且其光学吸收谱的吸收边发生了红移;光学性质的改变与掺杂体系的电子结构密切相关,Si_(Ti)缺陷对TiO_(2)电子结构的影响较小,而Si_(O)缺陷引入的杂质能级属于浅受主能级,该杂质能级的出现使掺杂体系的复介电函数在低能区有了很大的提升,促进了Si_(O)体系对低能区光子的吸收和光电转换效率,使Si_(O)体系的光催化特性有所增强。此外,光学性质还与Si_(O)的掺杂浓度有关,在108个原子的TiO_(2)超晶胞中均匀掺杂4个Si_(O),体系的光学性质最好,此时对应的掺杂浓度为3.7%。2%拉伸应变进一步增大了该体系对可见光区和红外光区光子的吸收,因此在2%拉伸应变下,Si_(O)均匀掺杂浓度为3.7%的体系具有更好的光电转换效率和光催化活性。; 张家琪林雪玲田文虎马文杰张秀马小伟朱巧萍郝睿潘凤春; 关键词：光学性能电子结构第一性原理计算

磷酸锰铁锂正极材料的第一性原理研究: 2025年; 磷酸锰铁锂(LiMn_(1-x)Fe_(x)PO_(4), LMFP)具有高能量密度、低成本、高安全等优势,是新一代锂电正极材料。目前LMFP处于产业化前夕,其面临的主要问题包括电子电导率偏低、倍率性能不足以及对高温的敏感性等问题,铁掺杂量(x,摩尔分数)的优化对于改善以上问题至关重要。但是常规实验方法对铁掺杂量的研究受限于实际条件,很难准确调控单因素变量,导致研究结果通常重复性差,无法确定最佳的铁掺杂量。本文从第一性原理出发,通过对原子结构的密度泛函理论DFT计算,得到不同铁掺杂量下LMFP的晶格常数、形成能、脱/嵌锂电位、扩散势垒和能带结构等参数,方法可靠。通过对以上参数的对比分析,确定了最佳铁掺杂量范围。结果表明:最佳铁掺杂量x取值范围在0.2~0.4之间,此时LMFP的结构稳定性最好,同时又可以保持较高的能量密度。磷酸铁锂(LiFePO_(4), LFP)和LMFP不易形成完全固溶体;LFP的扩散势垒最低,为0.506 eV,说明在LFP中掺杂锰增加了锂离子的扩散难度。同时计算得到的结构参数也为LMFP后续的实验研究提供了有力的微观结构理论依据。; 曹春晖唐火强郑保平胡来文章志珍王国庆; 关键词：正极材料第一性原理形成能带隙

磷酸锰锂掺杂改性的第一性原理研究: 2025年; 基于第一性原理利用密度泛函理论对磷酸锰锂材料改性进行了理论计算。相较于磷酸铁锂,磷酸锰锂在比容量接近的基础上具有较高电压,但其电导率和锂离子扩散系数较低,电化学性能差。因此,通过掺杂方式对磷酸锰锂材料进行改性来提高其电化学性能,达到兼顾高比能量和高安全性,其衡量指标为体积变化、电子电导率、电压、锂离子传输性质和热力学稳定性。选取Fe,Co,Ni,Nb,Ti这五种元素进行掺杂改性,掺杂异种元素后,材料的带隙均减小,提高了电子电导率;Ni、Co掺杂提高了磷酸锰锂的电压,但降低了材料的安全性;五种衡量指标的雷达图显示,Fe掺杂后综合性能最佳。在磷酸锰铁锂材料基础上选取Ni、Co进行第二种元素掺杂改性。相较于Ni掺杂改性,Co掺杂进一步提高了材料的电子电导率。; 丁爽刘恋周江; 关键词：橄榄石结构掺杂锂离子电池第一性原理

二维GaN中带电缺陷性质的第一性原理研究: 2025年; 带电缺陷形成能与电荷转移能级对探索材料中n-type或p-type掺杂具有重要指导意义.基于第一性原理方法,本文结合二维带电缺陷校正理论,将半局域泛函电荷转移能级有效转换到杂化泛函精度,对六方二维氮化镓(Hexagonal gallium nitride,h-_(Ga)N)12种n-type和p-type带电掺杂体系结构性质、磁学性质及缺陷性质进行系统研究.n-type体系包括C_(Ga),Si_(Ga),Ge_(Ga),O_(N),S_(N),Se_(N),p-type体系包括Be_(Ga),Mg_(Ga),Ca_(Ga),C_(N),Si_(N),Ge_(N),结果表明Ge_(Ga)和Be_(Ga)分别是n-type和p-type中最稳定缺陷.n-type体系最稳定价态为0和1+价,施主离子化能分布在低于导带底~0.4到~0.6 eV能量区间,表现为深施主能级特性,会捕获p型h-GaN中空穴,影响空穴导电率;p-type体系最稳定价态为1-,0(Ge_(N)除外),1+价,受主离子化能分布在高于价带顶~1.25到2.85 eV能量区间,表现为深受主能级特性,会捕获n(p)型h-GaN中电子(空穴),影响n(p)载流子导电率.研究结果表明,二维h-GaN体系很难通过单缺陷实现n或p-type掺杂,实验上需要考虑复合缺陷实现双极型掺杂.; 罗子江毛淇陈志涛李改刘雪飞王继红; 关键词：第一性原理

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