曾一明
,
郑燕青
,
忻隽
,
孔海宽
,
陈辉
,
涂小牛
,
施尔畏
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00180
Si3N4是一种具有多种优越物化性能的多功能材料. 采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算对Si3N4的高低温相(β、α)进行了对比研究. 对于α相, 计算得晶格常数 a =0.7678nm、 c =0.5566nm, 弹性刚度系数 c 11 = 4.232×1011N/m2、 c 33 =4.615×1011N/m2,压电应变常量 d 33 =0.402pC/N;而对于β相, a =0.7536nm、 c =0.2874nm,弹性刚度系数 c 11 =4.241×1011N/m2、 c 33 =5.599×1011N/m2,压电应变常量则几乎为零. 分析表明Si3N4的α、β两相均为高硬高强材料, 这与其结构由四面体组成的网络架构有关. 而Si3N4高低温相的压电性能都很差, 特别是β相的压电系数几乎为零, 这与其结构的对称性有关, 高温相结构的对称性更高, 形变引起的离子位移响应抵消更多.
关键词:
Si3N4
,
piezoelectricity
,
first-principles
,
crystal structure
叶飞
,
许斐范
,
刘金美
,
谭毅
材料导报
B和O是太阳能级多晶硅中的主要非金属杂质,它们经常以B-O原子对的形式存在.利用第一性原理计算方法,通过对比B-O对在真空、B2 O3和硅中的键合状态,理解Si环境对B-O键合特征的影响.计算结果表明,在这3种原子环境中,O原子的s和p轨道对键合的贡献都比B原子的s和p轨道大得多.其中,在真空中主要是O的2p轨道参与成键,而在氧化物和硅中O原子的2s轨道和2p轨道都参与成键.在硅中,由于B-O间距较大,以及与Si键合导致B-O键合电子态密度的降低,使B-O对在硅中的结合强度低于在氧化物和真空中.
关键词:
第一性原理
,
多晶硅
,
杂质
,
态密度
,
键合
宋庆功
,
闫洪洋
,
康建海
,
宋玲玲
,
果福娟
材料导报
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了4d过渡金属X在γ-TiM中替位掺杂形成的Ti7XAl8和Ti8 Al7X体系的几何结构、总能量和弹性常数.对系统总能量、形成能的计算结果揭示Tc、Ru、Mo和Nb替代Al原子(或Ti原子),Rh和Pd替代Al原子掺杂体系比纯γ-TiAl体系更稳定,有利于制备γ-TiAl基合金.分析Ti7 XAl8和Ti8 Al7X体系的轴比c/a发现,4d过渡金属元素Y、Zr、Tc、Ru、Rh、Mo和Nb替代Al,Y、Ag、Rh和Pd替代Ti均能明显改善γ-TiM基合金的延性.对弹性模量比的研究表明,Y、Zr、Tc、Ag、Ru、Rh、Pd、Mo和Nb替代Al原子掺杂有利于改善γ-TiAl基合金的韧性.综合分析确认,Mo和Nb易于添加到γ-TiAl基合金中并且有利于改善材料的延性和韧性.这一结论能够与他人的实验研究结果相互佐证.
关键词:
γ-TiAl基合金
,
轴比
,
形成能
,
弹性常量
,
第一性原理
江健
,
杜梅芳
,
李明强
,
周磊
,
乌晓江
,
张忠孝
材料导报
通过第一性原理(First principles)的密度泛函理论,利用Material studio的CASTEP模块,计算了不同覆盖度下Na盐在NiO涂层表面不同吸附位的吸附结构、吸附能、差分电荷密度及局域态密度,从原子层面研究通过铁基材料表面Ni涂层减轻结渣的机理.由表面吸附的分析可知,Na在涂层NiO(111)面的吸附稳定位为洞位;由差分电荷密度分析可知,涂层水冷壁表面发生的煤灰粘结过程主要是物理吸附过程;由洞位局域态密度分析可知,计算模型越接近实际模型,Na3s轨道和Ni3d轨道反键态电子越多,成键态电子越少,平均成键电子数越少,Na与Ni之间的相互作用越弱,导致吸附能数值减小,从而说明通过Ni涂层技术可以大大减轻Na盐结渣.
关键词:
表面吸附
,
覆盖度
,
NiO(111)面
,
第一性原理
柴跃生
,
罗春云
,
张敏刚
,
伍静
人工晶体学报
采用第一性原理平面波赝势方法计算了SiO_2基质包埋不同尺寸纳米晶粒Si_3和Si_5的电子结构及光学性质.结果表明,随着包埋纳米晶粒尺寸的减小,包埋Si_3结构的带隙比包埋Si_5结构宽,但包埋Si_5结构对可见光区的吸收优于包埋Si_3结构.Si_3结构的第一个吸收峰在约3.9 eV处,Si_5结构的第一个吸收峰在约4.6 eV处.计算表明,Si纳米颗粒中Si原子数与包埋基质的分子数之比为45.46%是一种较好的结构参数,对可见光区吸收效果好.
关键词:
第一性原理
,
密度泛函理论
,
价键畸变
,
态密度
罗康
,
江勇
,
易丹青
,
傅上
,
臧冰
中国有色金属学报
基于第一性原理密度泛函方法，计算研究Al/θ′共格界面对应变时效参数的能量响应，综合讨论外加单向应变、时效温度以及Cu化学活度对界面形成能的影响作用。结果表明：θ′相的界面能随温度的升高而增大，当温度从298 K增加到498 K时，大尺寸的θ′相界面能(γAl/θ′)增大约2.3%，而小尺寸的富铜θ′相界面能(γAl/θ′(Cu-rich))增大约7.6%；在相同温度和应变下，小尺寸的富铜θ′相界面能总是比大尺寸θ′的相界面能低约10%。在室温下，当应变从0增加到2%时，富铜θ′相界面能最大降低约9.2%；不同的应变方式(压缩或拉伸、垂直或平行界面方向)对各类型θ′相界面能的作用效果有所不同，由此影响到其在基体中的析出方式，这应该是应变时效的主要机制之一。
关键词:
Al/θ′界面
,
界面能
,
应力-应变时效
,
第一性原理
温玉锋
,
孙坚
中国有色金属学报
采用基于投影缀加波赝势和广义梯度近似的第一性原理和特殊准随机结构模型计算FCC结构Fe-25Cu、Fe-31.25Cu、Fe-3.125Ni-25Cu和Fe-3.125Ni-31.25Cu无序固溶体的基态性质、弹性常数以及电子结构，其中无序固溶体晶胞结构建立在由特殊准随机结构方法所产生的结构模型基础上。计算结果表明：FCC 结构Fe-Ni-Cu无序固溶体存在无磁性与铁磁性两种状态，其中铁磁性 Fe-Cu 和 Fe-Ni-Cu 无序固溶体的能量相对较低；铁磁性Fe-25Cu和Fe-3.125Ni-25Cu无序固溶体不满足Born弹性稳定性准则，而Fe-31.25Cu和Fe-3.125Ni-31.25Cu无序固溶体满足Born弹性稳定性准则，以亚稳态形式存在，合金元素Ni的加入显著提高了铁磁性FCC结构Fe-31.25Cu无序固溶体的结构稳定性。
关键词:
Fe-Cu无序固溶体
,
特殊准随机结构
,
合金化
,
弹性性质
,
第一性原理
史晓华
,
王刚
,
郭庆磊
,
张苗
,
狄增峰
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.10.032
采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理,研究石墨烯与Ge衬底之间的界面结构.计算结果表明,在3种衬底Ge(111)、Ge(100)和Ge(110)上界面结合能有相同的规律,均在平衡距离为3.3A时获得最低能量,平均每个碳原子的界面结合能分别为24.3 meV、21.1 meV和23.3 meV;通过构造0～60°之间不同的界面夹角,发现一个高对称性的界面结构;相比本征Ge衬底,石墨烯与H钝化后Ge衬底之间的界面平衡距离增大,结合能降低;H钝化能有效地屏蔽石墨烯与Ge衬底之间的相互作用,恢复了本征石墨烯的电子性质,起到缓冲层作用.
关键词:
锗衬底
,
石墨烯
,
界面结构
,
第一性原理
万小军
,
吴昌义
,
檀朝桂
,
林建国
稀有金属材料与工程
采用超级胞和广义梯度近似条件下投影缀加平面波的第一性原理方法研究了β相Ti-X(X=Nb,Mo)合金结构稳定、弹性性能及其电子结构,并利用Voigt-Reuss-Hill平均方法从单晶Ti-X合金的弹性常数计算出了其多晶合金的弹性模量.研究结果表明,β型Ti-Nb和Ti-Mo合金的β结构稳定性随着Nb,Mo和Ta含量的增加而增加,当Nb或Mo含量为25at％时,Ti-Nb和Ti-Mo合金表现出最低的弹性模量.进一步,利用计算出的Ti-X合金的电子态密度(DOS)分析讨论了Nb和Mo合金元素含量对这2种合金结构稳定性的影响机理.
关键词:
β钛合金
,
弹性模量
,
弹性常数
,
第一性原理
,
价电子浓度
