【摘 要】
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本文采用基于第一性原理的GGA +U方法,计算研究了本征态锐钛矿TiO2和不同浓度Cr掺杂锐钛矿TiO2(1/8、1/16、1/32)的电子结构、磁性及光学性质.计算结果表明:所有掺杂体系中Ti0.9375Cr0.0625O2的结合能最小,因此Ti0.9375Cr0.0625 O2体系的稳定性要高于Ti0.875Cr0.125 O2、 Ti0.96875Cr0.03125O2体系;Cr元素的掺入导致掺杂后体系发生晶格畸变,这有利于光生空穴和电子对的分离,提高其光催化性能;同时,由于Cr-3d和O-2p电子
【机 构】
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伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁835000;伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁835000;南京大学物理学院国家固体微结构重点实验室,南
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本文采用基于第一性原理的GGA +U方法,计算研究了本征态锐钛矿TiO2和不同浓度Cr掺杂锐钛矿TiO2(1/8、1/16、1/32)的电子结构、磁性及光学性质.计算结果表明:所有掺杂体系中Ti0.9375Cr0.0625O2的结合能最小,因此Ti0.9375Cr0.0625 O2体系的稳定性要高于Ti0.875Cr0.125 O2、 Ti0.96875Cr0.03125O2体系;Cr元素的掺入导致掺杂后体系发生晶格畸变,这有利于光生空穴和电子对的分离,提高其光催化性能;同时,由于Cr-3d和O-2p电子相互作用,使得掺杂体系呈现出铁磁性质,并且随着掺杂浓度的增加会使体系具有更好的铁磁性质;掺杂体系与本征TiO2相比,掺杂后吸收带边均发生红移,光谱响应范围变大;并且随掺杂浓度的增加,光响应范围也在增大,从而有效增强了体系对于可见光的吸收能力.
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用电子冷却存储环(CSR)提供的能量为165 MeV/u的高能C6+脉冲束分别与Ti、V、Fe、Ni和Zn靶表面相互作用,测量了各靶辐射的K壳层X射线.结果 表明,实验探测到各靶的Kβ和Kα X射线均向高能区发生了不同程度的移动.经分析,X射线发生频移是由靶原子外壳层发生多电离引起的.通过计算各靶K壳层X射线的产生截面,发现该截面随原子序数的增加而减小.将各靶K-X射线产生截面的实验值分别与两体碰撞近似、平面波恩近似和ECPSSR理论值比较,发现现有理论与实验值存在偏差,要准确描述实验结果需要进一步修正.
本文考虑到原子的非简谐振动,应用固体物理理论和方法,研究了氧传感器多孔电极材料导电性能及热稳定性随温度和颗粒线度的变化规律,探讨原子非简谐振动和材料颗粒线度的影响.结果 表明:(1)多孔Pt电极材料的电导率随温度的升高而非线性减小;电导率随颗粒半径的增大而非线性增大;电导率随时间增长而减小,但变化极小;(2)多孔Pt电极材料的电导率远小于Pt纳米材料的电导率,也小于块状Pt电极材料的电导率,且颗粒越小,颗粒线度效应越显著;(3)电导率的温度稳定性系数随温度的升高和颗粒线度的减小以及表面层参数的增大而非线性
亚铁磁材料因具有反铁磁排列的子晶格磁矩而表现出诸多丰富的物理性质,在磁信息存储和逻辑领域具有广阔的应用前景.本文采用磁控溅射方法在热氧化的硅基片上制备了Pt/GdFeCo(t)/Pt多层膜,系统研究了亚铁磁GdFeCo厚度对多层膜的表面形貌、结构、磁性以及反常霍尔效应(AHE)的影响.结构测试表明薄膜表面粗糙度较小,且GdFeCo层为非晶态;实验中利用GdFeCo层厚度可有效控制Gd元素含量,从而调控GdFeCo趋近反铁磁态特性的磁矩补偿点;通过重金属强自旋轨道耦合效应(SOC)和非晶态亚铁磁薄膜面内压应
本文用基于密度泛函理论的超软赝势平面波方法,分别计算了四种V掺杂模型Mg2-xVxSi(x =0,0.25,0.5,0.75)的电子结构和光学性质,并对其能带图、态密度图和光学性质进行了分析.结果 表明,V掺杂之后会使Mg2Si由其原本的半导体性变为半金属性,在费米能级处出现了杂质能级,态密度图也显示V元素的3d轨道的贡献在费米能级附近占据主导地位,Mg2Si的光学性质随着V元素的掺入也发生了改变.该文为Mg2Si材料在电子器件和光学器件方面的应用提供了理论依据.
本文采用密度泛函理论,对Au2Ag和AuAg2团簇催化CO的氧化反应机理进行了系统的研究.对CO +O2→CO2+O和CO+O→CO2两个氧化反应,文中分别讨论了ER反应机理和LH反应机理,结果发现在CO+O2反应中倾向于LH反应机理,而在CO+O反应中则倾向于ER反应机理.此外,在完整的CO氧化反应中,Au2Ag团簇两个催化氧化反应过程中的势垒都很低,说明其有望成为良好的CO氧化催化剂.
基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,对本征Mn4Si7以及Ge,Al单掺杂和共掺杂Mn4 Si7的晶体结构,能带结构,态密度以及光学性质进行了计算和分析.计算结果表明:本征态Mn4Si7的禁带宽度为0.810 eV,为直接带隙半导体材料,掺杂后晶体结构稍微变化,禁带宽度减小,且共掺杂时禁带宽度最小,电导率最好.Al以及Ge,Al共同掺杂时会产生杂质能级.掺杂后光子能量向低能级方向移动,光电导率,光吸收,反射系数都有所增大,说明掺杂改善了Mn4Si7的光学性质,从而可以提高光伏发电效率.
采用基于第一性原理的全势能线性缀加平面波方法计算闪锌矿结构CaC和SrC的电子结构.计算结果表明,锌矿结构CaC和SrC是自旋向上电子为非金属性的半金属,其半金属隙分别为0.83 eV和0.81 eV.磁性的计算分析表明,CaC和SrC的晶胞总磁矩都为2.00μB,C的原子磁矩较强,Ca和Sr的原子磁矩较弱.使晶格均匀体形变△a/a0限于±15％,在此范围内计算CaC和SrC的电子结构.计算研究表明,当闪锌矿结构CaC和SrC的晶格常数分别为0.490 nm-0.661 nm和0.539 nm-0.707
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高安全性的固体锂离子电池是目前研究的热点之一,固态电解质是研究全固态电池的关键.磷酸钛铝锂固体电解质(LATP)具有良好的发展空间,因此采用高温固相法,制备锌掺杂LATP(LZTP)固体电解质,通过XRD、SEM分析对比其物象和形貌特征,并对这两种材料压片进行阻抗分析,研究材料的电化学性能.基于密度泛函理论的第一性原理,研究LAZTP的能带结构和态密度与材料电化学性能的关系.结果 表明:所掺杂锌的LATP材料,在球磨工艺下,与LATP相比衍射峰尖锐,材料结晶度良好,都为R-3C结构,LAZTP微观尺度下材