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Zn掺杂立方BaTiO_(3)电子结构和光电性能的第一性原理计算: 2025年; 通过过渡金属Zn元素掺杂改性立方钛酸钡陶瓷材料,提升其光吸收效率和介电常数。采用第一性原理计算研究了不同掺杂浓度对Ba_(1-x)Zn_(x)TiO_(3)(x=0,0.125,0.25)电子结构和光学性能的影响,以期获得高稳定、高性能的半导体光电材料。计算结果表明,过渡金属Zn取代Ba位可以有效减小带隙,提高了BaTiO_(3)在可见光区域的光吸收效率。Ba_(1-x)Zn_(x)TiO_(3)的带隙随着Zn掺杂浓度的增加而逐渐减小,主要归因于s-p和p-d轨道强耦合作用使得导带底向低能方向移动。当掺杂浓度为0.25时,吸收边发生红移且在690 nm处出现新的吸收峰。此外,静态介电常数随着掺杂浓度的增加而增大,引入Zn杂质可以有效增加体材料内部的极化程度,从而增强钛酸钡的绝缘导电性能,并降低介电损耗。; 汪月琴胡为博曹新建邵明存张家龙方堃; 关键词：第一性原理光吸收介电性能

基于第一性原理计算的磁性吸收剂电磁参数预测: 2025年; 磁性吸收剂是吸波材料的重要组成部分,其性能优化与设计一直是该领域的研究前沿。本研究结合第一性原理计算与经典电磁理论,从微观到宏观,分析原子组成结构与磁性吸收剂微波电磁参数之间的关系,实现吸收剂的跨尺度研究。采用第一性原理计算的方法,选取Fe_(15)Si、FeCo、Fe_(12)Si_(2)A_(l2)三种典型球状磁性吸收剂作为研究对象,计算得到材料的静态电磁参数。通过将朗道-利夫希茨-吉尔伯特(LLG)方程及德拜关系与有效媒质理论相结合,成功实现了0.5~18 GHz微波频段电磁参数的预测。通过与实测结果对比,验证了预测的准确性与可靠性,为磁性吸波材料的优化设计提供了理论依据。; 刘佳熙白兴智张楠陆海鹏; 关键词：第一性原理计算有效媒质理论电磁参数

第一性原理计算数据集的生成方法、系统、终端及介质: 本申请适用于电池材料计算领域，提供一种第一性原理计算数据集的生成方法、系统、终端及介质，其中方法包括：基于特定正极晶胞结构，构建超胞结构，所述特定正极晶胞结构为载荷离子未脱离的晶胞结构；基于所述超胞结构进行原子位置和晶格...; 孙怀洋罗静顾泓力罗森多·瓦莱罗·蒙特罗陈晓杰

分子模拟软件在结构化学课程教学中的应用——NiFe水滑石电催化OER第一性原理计算: 2025年; 在结构化学课程教学中,由于一些概念的抽象性常常让学生们感到难以理解。因此,本文构建NiFe层状双氢氧化物(NiFe-LDH)电催化析氧反应(OER)第一性原理计算实验,采用Materials Studio(MS)软件构建NiFe-LDH(100)晶面和(110)晶面的结构模型,使用第一性原理计算软件VASP对其电催化析氧反应(OER)性能进行理论研究,通过VESTA软件显示差分电荷密度,并分析计算结果。设计实验采用“理论知识讲解+软件操作演示+科研案例分析”相结合的模式,不仅有利于学生加强对晶体结构、空间点群等抽象概念的理解,而且使课程教学内容变得形象具体,激发学生学习结构化学课程的兴趣。这既提升学生采用分子模拟软件解决化学中科学问题的研究水平,同时培养学生剖析化学中结构与性质关系的创新思维。; 李亚平安赛曹爱青李世龙雷鸣; 关键词：结构化学第一性原理计算

第一性原理计算在半导体物理课程教学中的应用: 2025年; 近年来,随着互联网的飞速发展和计算技术的不断突破,传统大学物理教学迎来了新的变革机遇.半导体物理作为大学物理课程的核心之一,其教学方法的现代化与创新显得尤为重要.本文以单晶硅材料为例,深入探讨了如何有效整合现代先进的第一性原理计算方法,以提升半导体物理课程的教学质量与效果.通过详细阐述第一性原理计算的理论基础及其在半导体晶体结构、电子结构、杂质与缺陷等教学领域的应用,本文旨在为半导体物理课程的教学改革提供实践指导与理论支持,进一步激发学生的学习兴趣与创新能力.; 凌发令李丽陈江山; 关键词：半导体物理第一性原理计算课程教学

钢中过渡金属氮化物结构和物性的第一性原理计算: 2025年; 钢中过渡金属氮化物(TiN、NbN、TaN、VN)的性质对于深入理解材料的微观结构和性能具有重要意义。采用第一性原理计算方法,深入分析了钢中过渡金属氮化物的晶体结构、力学性能和电子特性,揭示了这些氮化物的稳定性。研究发现,TiN具有最大的形成焓绝对值,显示出最高的结构稳定性。能带结构分析表明,TiN、NbN、TaN和VN均为导体材料,呈现金属导电性质。弹性性能计算揭示了VN的体积模量为315 GPa,显示出较大的不可压缩性。此外,TiN和VN的剪切模量为184 GPa,表明他们在抵抗剪切形变能力方面优于NbN和TaN。弹性各向异性计算说明TiN比NbN的微观结构更均匀,而VN具有比TaN更均匀的微观结构。电荷密度分析确认了Ti-N、Nb-N、Ta-N和V-N键的共价特性。布局数计算进一步揭示了TiN、NbN、TaN和VN中存在离子键和共价键的相互作用。这些结果有助于实现钢中过渡金属氮化物的合理控制,对提升含氮不锈钢性能具有重要意义。; 王栋甲李群焦晓飞王书桓倪国龙; 关键词：氮化物晶体结构力学性能电子特性第一性原理计算

β-Ga_(2)O_(3)热电性能的第一性原理计算: 2025年; 通过使用第一性原理计算方法和玻尔兹曼输运理论,计算了β-Ga_(2)O_(3)的电学、热学和热电性质,并得出了热电性能因子随载流子浓度和温度的变化规律.此外,还考虑了声子散射和极性光学声子散射对平均电子弛豫时间的影响,并详细描述了不同载流子浓度和温度下β-Ga_(2)O_(3)的Seebeck系数、电导率、电热导率和功率因数的计算结果.最后,给出了β-Ga_(2)O_(3)的热电性能因子随载流子浓度和温度的变化趋势.结果表明,在高载流子浓度和高温下,β-Ga_(2)O_(3)具有较高的热电性能因子.; 邓南发周贤中; 关键词：第一性原理计算热电性质

层状化合物PbSnS_(2)热电输运性质的第一性原理计算研究被引量：1: 2025年; 本文基于第一性原理计算与Boltzmann输运理论研究了层状化合物PbSnS_(2)的热电输运性质.结果表明,PbSnS_(2)的本征低热导率归因于Pb/Sn–S成键的多样性和Pb/Sn的孤对电子所带来的强非简谐性.导带底尖锐的带边结构有利于获得高迁移率,较平坦的价带有助于获得高塞贝克系数,导致了输运性质的各向异性.最终n型PbSnS_(2)面外方向的峰值ZT在900 K时达到2.81.对于p型掺杂,面内方向的峰值ZT在900 K时达到1.05.本研究揭示了PbSnS_(2)的本征低热导率机制,预测了其各向异性的热电输运性能,为PbSnS_(2)基材料热电性能的进一步优化提供了理论指导,相关结果有待实验的验证.; 王东洋李晓东朱佳琪赵珂程少博; 关键词：第一性原理计算热电材料晶格热导率

Ca-Co(Zn)共掺杂对M型锶铁氧体性能影响的第一性原理计算研究: 2025年; 六角晶系磁铅石型(M型)锶铁氧体因其独特的磁性、介电性能和热稳定性,在永磁材料领域备受关注.但相比于稀土永磁Nd_(2)Fe_(14)B材料来说,M型锶铁氧体(SrFe_(12)O_(19))永磁材料的综合磁性能较低,这极大地限制了其使用范围.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,结合广义梯度近似(GGA+U),系统研究了Ca-Co(Zn)共掺杂对M型锶铁氧体的电子结构、力学性能、导电性和磁性能的影响.计算结果表明,Ca-Co(Zn)共掺杂SrFe_(12)O_(19)铁氧体均具有良好的结构稳定性和力学性能.Ca-Zn共掺杂可以使体系导电性增强,这是因为二价Zn离子取代了^(4)f_(1)晶位的三价Fe离子.同时,Ca-Co(Zn)共掺杂使体系的总磁矩增大,磁晶各向异性能下降,但相比于Co和Zn单掺杂体系,磁晶各向异性能有所改善.这表明,Ca-Co(Zn)共掺杂能够有效地提高M型锶铁氧体的磁性能,并具备节约成本和环保的优点.; 李昕语侯育花陈璇黄有林李伟陶小马; 关键词：M型锶铁氧体第一性原理计算掺杂磁性能

ABO_(3)钙钛矿氧化物结构稳定性与力/热学性能的第一性原理计算研究: 2025年; 热障涂层是一种用于航空发动机等极端环境的热防护功能涂层,其可保证装备的热力学性能及结构的稳定,对于高速飞行器安全可靠的服役具有战略性的意义。随着航空发动机服役温度逐代提升,现役Y_(2)O_(3)稳定的ZrO_(2)热障涂层已不能满足需求而无法继续安全服役,急需开发新型涂层材料。ABO_(3)(A=Ca、Sr、Ba,B=Ti、Zr、Hf、Sn、Ce)钙钛矿型氧化物因优异的物理化学性能,以及宽泛的成分空间和丰富的构型空间,近年来受到了广泛的关注。目前,对于ABO_(3)类材料的研究多聚焦于单一晶相钙钛矿氧化物的性能表征方面,而不同晶相间的力学/热学性能、构效关系的对照研究及内在关联机制尚未系统阐明。因此,围绕系列钙钛矿型氧化物ABO_(3)展开了第一性原理研究,对其中的正交相及立方相钙钛矿氧化物进行了力学/热学性能预测,综合考虑其不同晶相间的性能差异,建立材料成分与力/热性能之间的影响关系。结果表明,当B位元素为Ce时,由于其原子半径较大而造成化学键各向异性显著,使得铈酸盐在获得最低热导率的同时力学性能明显弱化,与之相比,锆酸盐和铪酸盐兼具较高的力学性能及较低的热导率。基于此调控规律,采用适当的掺杂和固溶体设计,进一步进行微观结构形态的调控,有望获得高温行为更稳定的新型钙钛矿基高温材料。该研究为多晶相钙钛矿材料的性能平衡设计提供了理论指导,对于进一步优化和设计具有优良性能的新型钙钛矿氧化物陶瓷具有重要意义。; 吴静陈涞鸣粘洪强; 关键词：热障涂层钙钛矿氧化物第一性原理计算热学性能

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