Magnetic Properties of disordered CoCu alloys:A first principles approach
结晶Co $_{x}$ Cu $_{1-x}$合金在整个浓度范围内表现出有趣的磁性行为。本文采用完全自洽的第一性原理方法研究了该体系的电子结构和磁性，给出了态密度、磁矩、自旋磁化率和居里温度的变化结果。
1999-09-10 cond-mat.mtrl-sci
The energetic and structural properties of bcc NiCu, FeCu alloys: a first-principles study
利用特殊的准无规结构（SQS），对Fe-Cu-Ni合金钢中以析出第二相形式存在的亚稳bcc NiCu和FeCu合金进行了第一性原理计算。报道了这些合金的混合能谱、态密度和平衡晶格参数。结果表明，准化学方法和Vegard规则可以很好地预测FeCu合金的能量和结构性质，但不能预测NiCu合金的能量和结构性质。其原因在于铁磁态与顺磁态的竞争导致NiCu与FeCu合金的键能随成分变化的差异。此外，计算结果表明，这些合金的能量和结构性能可以很好地解释铁素体钢中相应析出相的局部成分。
2011-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric power factor of Bi-Sb-Te and Bi-Te-Se alloys and doping strategy: First-principles study
通过第一性原理计算结合玻尔兹曼输运方程，计算了Bi-Sb-Te和Bi-Te-Se三元合金的热电功率因数（PF）随合金成分比、载流子浓度和温度的变化关系。点缺陷形成能计算也用于搜索三元中的潜在n型掺杂剂候选物。
2017-04-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles based modeling of hydrogen permeation through Pd-Cu alloys
采用第一性原理计算、成分依赖局域团簇展开（CDLCE）技术和动力学蒙特卡罗模拟相结合的方法研究了氢在无序Pd 1-xCux合金中的溶解度和扩散系数.我们表明，线性CDCLE模型已经可以准确地描述间隙H在Pd 1-xCux合金在整个组成范围内（0 \leqx \leq 1）的准确度与直接第一性原理计算。我们预测的H溶解度和渗透率的结果是在合理的协议与实验测量。所提出的模型是相当普遍的，可以用来快速，准确地筛选大量的合金组合物的潜在膜应用。扩展到三元或更高阶合金系统应该是直接的。我们的研究还强调了局部晶格弛豫对尺寸失配无序合金中H能量学的显著影响，这在文献中很大程度上被忽视了。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles prediction of the deformation modes in austenitic Fe-Cr-Ni alloys
采用第一性原理合金理论建立了Fe-Cr-Ni合金的$γ$ -表面随化学成分和温度的变化关系。理论层错能（SFE）随化学和温度的变化趋势与实验吻合得很好。结合我们的研究结果与最近的塑性理论的基础上的$γ$ -表面，堆垛层错的形成被预测为合金的有效堆垛层错能量低于约18 mJ m $^{-2}$的主导变形机制。具有高于此临界值的SFE的合金在室温下显示出孪晶和完全滑移，并且即使在升高的温度下，孪晶仍然是一种可能的变形模式，与观察结果一致。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci
A first-principle study on some quanternary Heusler alloys with 4d and 3d transition metal elements
本文研究了含4d和3d过渡金属元素的四元Heusler合金的磁性、电子结构和Slater-Pauling行为。对所有计算合金的少数自旋电子能带结构的能级进行了讨论。本文总结了21种四元Heusler合金。计算结果表明，ZrCoCrSi，ZrCoCrIn，ZrCoFeSi，ZrFeVAl，ZrFeVGa和NbFeCrAl等半金属材料具有较大的自旋翻转带隙.
2015-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Defect and solute properties in dilute Fe-Cr-Ni austenitic alloys from first principles
我们提出了一套广泛的第一性原理密度泛函理论计算的点缺陷的形成，结合和聚集能在奥氏体铁与稀浓度的铬和镍溶质。
2012-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Equilibrium Phase Diagrams of Isostructural and Heterostructural Two-Dimensional Alloys from First Principles
合金化是调整二维过渡金属二硫属化物（TMDC）相和性质的成功策略。为了加速合成新的TMDC合金，我们提出了一种方法，通过结合第一性原理总能量计算与热力学溶液模型生成温度-成分平衡相图。该方法适用于三个代表性的二维TMDC合金：同构合金，MoS 2（1-x）Te 2x，和两个异质结构合金，Mo 1-xWxTe 2和WS 2（1-x）Te 2x。我们表明，这些二元合金的整个组成范围内的混合焓可以可靠地表示使用子正规溶液模型拟合的总能量的一小部分的组合物，使用密度泛函理论计算特殊的准随机结构。亚规则溶液模型使用三次拟合，其捕获在具有六方结构的这些TMDC合金中重要的三体效应。通过比较用这种方法生成的同构和异质结构相图与用团簇展开方法计算的相图，我们证明了这种方法可以用于快速设计TMDC合金和相关的二维材料的相图。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles high-throughput screening of shape-memory alloys based on energetic, dynamical, and structural properties
基于第一性原理的材料筛选系统地进行，以发现可能制造记忆合金（SMA）的化学元素的新组合。B2、D 03和L21晶体结构被认为是母相，2 H和6 M结构被认为是马氏体相。对3,384个二元合金和3,243个三元合金（共6,627个）进行了马氏体相的能量稳定性和动力学稳定性以及母相和马氏体相之间的结构相容性的材料筛选。187种合金在筛选后被发现存活。一些幸存的合金是由SMA中已经广泛使用的化学元素组成的，但在幸存的合金中也发现了其他各种金属元素。通过与材料计划数据库（MPD）中的数据对比，进一步分析了幸存合金的能量稳定性，以检查可能发生相分离或相变的合金。
2017-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Insight into Ideal Shear Strength of Ni-based Dilute Alloys using First-Principles Calculations and Correlational Analysis
本文研究了26种稀镍基合金Ni $_{11}$ X的理想剪切强度对合金元素（记为X）的影响，并通过纯混叠剪切变形的第一性原理计算确定了合金元素对理想剪切强度的影响。在理想的剪切强度的变化进行了定量探讨与相关分析技术，显示原子性质，如大小和电负性的重要性。合金的剪切模量被确认显示出与其理想剪切强度的强线性关系，而单个合金元素的剪切模量不指示合金的剪切强度。通过与镁合金的理想剪切强度数据相结合，镍合金数据的潜在应用被证明是在寻找一组适合于机器学习应用于机械性能的原子特征。作为另一个例证，预测的Ni理想剪切强度在大应变下单晶合金变形行为的预测多尺度框架中起关键作用，如模拟的应力-应变曲线所示。
2022-06-10 cond-mat.mtrl-sci
A First-Principles-Based Approach to The High-Throughput Screening of Corrosion-Resistant High Entropy Alloys
耐腐蚀高熵合金（CR-HEAs）的设计是具有挑战性的，由于合金的几乎占星术的组成空间。为了促进这一点，需要有效和可靠的高通量探索性方法。为此，目前的工作报告了一种基于第一原理的方法，该方法利用功函数、表面能和耐腐蚀性（即，根据定义，功函数和表面能分别与合金的固有耐腐蚀性成正比和反比）。利用密度泛函理论（DFT）计算得到的离散表面能和功函数，对FCC Co-Cr-Fe-Mn-Mo-Ni体系的两个Bayesian CALPHAD模型（或数据库）进行了评估。然后使用模型对不同的Co-Cr-Fe-Mn-Mo-Ni合金成分进行排序。据观察，排名合金具有类似于以前研究的耐腐蚀合金的化学特性，这表明所提出的方法可以用来可靠地筛选HEAs具有潜在的良好的固有耐腐蚀性。
2021-04-21 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on the magnetic properties of ordered Nd$_{6}$(Fe,Ga)$_{14}$ alloys
采用第一性原理方法研究了Nd-Fe-B永磁体晶界相的有序$_{6}$-$_{14-x}$-$_x$（$x = 0, 1)$）合金的稳定磁结构。轻微的Ga掺杂（$x = 1$）被证明有助于反铁磁（AF）状态的稳定，而未掺杂的情况下（$x = 0$）被揭示有利于铁磁状态，而不是AF状态，具有轻微的能量差。
2017-12-05 cond-mat.mtrl-sci
An investigation of high entropy alloy conductivity using first-principles calculations
Kubo-Greenwood方程结合第一性原理Korringa-Kohn-Rostoker相干势近似（KKR-CPA）可以计算T = 0 K时无规合金的直流剩余电阻率。我们实现了这种方法在一个基于多重散射理论的从头算软件包，MuST，并将其应用到高熵合金Al $_x$ CoCrFeNi的剩余电阻率作为$x$的函数的从头算研究。计算的折射率与实验数据进行了比较。我们还预测了难熔高熵合金MoNbTaV $_x$ W的剩余电阻率。计算的电阻率趋势也解释了使用理论参数。
2021-08-26 cond-mat.mtrl-sci
A first-principle study of half-Heusler alloys CKMg and SiKMg
采用第一性原理密度泛函理论研究了半Heusler合金CKMg和SiKMg的结构、电子和磁性。计算结果表明，SiKMg合金是一种半金属铁磁体，在平衡晶格常数下，磁矩为1 $μ_B$/分子单位。磁矩主要来源于Si原子$p$电子的强自旋极化和K原子$d$电子的部分参与。半金属带隙为0.105 eV。半金属对SiKMg晶格常数的鲁棒性也进行了计算。CKMg合金在平衡晶格常数下的自旋极化率为99.99%，接近半金属，但在低压下是一种良好的半金属合金。这表明CKMg是一种很有前途的自旋电子功能材料。
2015-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferrimagnetism in the [Sc$_{1-x}$V$_x$]C and [Sc$_{1-x} $V$_x$]Si alloys adopting the zinc-blende and wurtzite structures from first-principles
采用第一性原理计算方法研究了[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]C和[Sc $_{1-x}$ V $_x$ ]Si合金的结构、电子和磁性.在平衡岩盐结构中，所有合金都是无磁性的。锌钛矿和纤锌矿结构相对于总能量退化。对于所有的浓度，在这些晶格结构中的合金是半金属与位于自旋下降带的间隙。总自旋矩遵循Slater Pauling行为，在理想ScC和ScSi合金的-1 $μ_B$和理想VC和VSi合金的+1 $μ_B$之间线性变化。对于中等浓度的V和Sc原子具有反平行的自旋磁矩，化合物是半金属亚铁磁体。在临界浓度下，[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]C和[Sc $_{0.5}$ V $_{0.5}$ ]Si合金的总自旋-磁矩为零，但C基合金表现出半导体行为，而Si基合金则是半金属反铁磁体。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Temperature and composition dependence of the band gaps of Ga$_{1-x}$In$_x$N alloy: a first-principles study based on the virtual crystal approximation
本文采用第一性原理的虚晶近似（VCA）方法研究了Ga $_{1-x}$ In $_x$ N合金的结构、电子和振动性质。用TB 09泛函获得了3.85 eV的带隙弯曲参数。声子态密度随着In含量的增加向低频移动。然而，VCA忽略了无序效应，因此无法描述合金化后声子谱的展宽。本文还研究了GAN、InN及其合金Ga $_{1-x}$ In $_x$ N的电子-声子相互作用对带隙温度依赖性的影响。计算的零点运动重整化和拟合的Varshni参数在整个组成范围内进行了讨论。
2015-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of solubility in titanium alloys from first-principles
基于稀格子气的热力学-热力学理论，提出了一种计算二元合金中原子体相溶解度的方法。该模型考虑了合金的所有合适的基态，并导致由{ \it“低溶解度生成焓”}确定的简单Arrhenius型温度依赖性。这个量，可直接从第一原理计算，被定义为相对于附近的基态的化合物的形成焓的组成导数。应用该框架计算了A物种在A-Ti合金（A=Ag，Au，Cd，Co，Cr，Ir，W，Zn）中的溶解度。除了确定未知的低温基态的八种合金，我们发现定性协议与溶解度实验结果。所提出的形式主义，正确的低溶解度限制，应被视为一个适当的起点，以确定是否需要更多的计算昂贵的形式主义。
2009-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic properties for the Ti2YZ (Y=Fe,Co,Ni,Z=Al,Ga,In) Hesuler alloys: A first-principles study
采用全势能局域轨道最小基方法研究了Ti 2基全Heusler合金。结果表明，这些化合物表现出半金属行为，而与传统的全Heusler合金相比，全Heusler合金表现出Slater-Pauling行为，每晶胞的总自旋磁矩（Mt）符合Mt=Zt-18的规律。这些半金属合金中间隙的起源是很好理解的。结果表明，Ti 2基化合物的半金属性质对晶格畸变不敏感，在很宽的晶格参数范围内都可以得到完全的自旋极化。这有利于实际应用。
2011-10-25 cond-mat.mtrl-sci
First principles second harmonic generation of transition metal dichalcogenides and boron nitride alloys: from monolayers and nanotubes to Haeckelites and Schwarzites
为了揭示新的二维系统的二次谐波产生（SHG），利用第一性原理方法计算了不同类型的层状合金的二阶极化率χ（2），这些层状合金包括过渡金属二硫属化物（TMD）合金的单层、TMD Haeckelite合金、TMD合金的纳米管、包括BxNyCz合金的六方氮化硼（h-BN）系统、BN和BNC 2纳米管，BxNxCy黑克石和BN黑碳石（多孔BN）。结果表明，在高光子能量下，钨基合金的χ（2）值高于钼基合金，而在低光子能量下，一种MoSSe占主导地位。在所有计算结构中，假设的TMD海克尔体NbSSe和Nb 0.5Ta 0.5S2显示出最高的χ（2）。锯齿形TMD合金纳米管的χ（2）值随直径的减小而增大，当直径较大时，χ（2）值接近单层纳米管。BNC合金表现出比h-BN单层更高的χ（2），并且与TMD合金相当，除了一种情况使其强度加倍之外。BN管显示随着直径减小，χ（2）增加，类似于TMD纳米管。BxNxCy海克石具有非常高的χ（2），并且可能揭示扩展缺陷在非线性光学性质中的作用。BN Schwarzite之一表现出比已知的3-D材料更高的χ（2）。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Engineering ultra-strong Mg-Li-Al-based light-weight alloys from first principles
轻质合金是交通运输技术的重要支柱。它们还在实现更加绿色和具有成本效益的航空航天技术方面发挥着至关重要的作用。镁-锂-铝（Mg-Li-Al）合金由于其在低密度下有希望的机械强度而成为吉祥的候选者。本文对Mg-Li-Al基合金进行了系统的第一性原理研究，为设计超高强轻质合金提供了依据。初步分析表明，Mg-Li-Al混合物不会热稳定为随机固溶体。在此基础上，研究了Mg、Li和Al基心立方（BCC）金属间化合物的热稳定性和弹性稳定性，并用三个简单的性能指标进一步评价了它们的机械强度。最经常观察到的金属间化合物被用来预测屈服强度的异质结构从最近的实验工作。混合的规则合理地很好地预测从孤立的金属间化合物开始的复杂结构的机械性能。
2022-11-26 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Studies of Stacking Fault Energies in Ternary Magnesium Alloys
本文通过第一性原理DFT计算研究三元镁合金中溶质对堆垛层错能的影响，建立预测模型并发现可模拟稀土元素、有望提升延展性的溶质对。
2024-03-31 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of high Curie temperature for ferromagnetic bcc-Co and bcc-FeCo alloys and its relevance to tunneling magnetoresistance
我们确定从第一性原理的居里温度Tc为散装钴的hcp，面心立方，体心立方，四方化的bct相，FeCo合金，体心立方和bct铁。对于bcc-Co，Tc=1420 K。这将是Co相中的最高居里温度，表明bcc-Co/MgO/bcc-Co隧道结即使在室温下也提供高的磁阻比。居里温度的计算是通过映射从头计算结果的海森堡模型，这是通过蒙特卡罗方法求解。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
First-principles evaluation of intrinsic, side-jump, and skew-scattering parts of anomalous Hall conductivities in disordered alloys
我们开发了一个第一性原理的程序，个人评价的固有的，侧跳，和倾斜散射的贡献异常霍尔电导率$σ_{xy}$。该方法是基于Kubo-Bastin公式中$σ_{xy}$的每个起源的不同微观导电过程。我们还提出了一种方法来实现这个计划的紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）方法与相干势近似（CPA）。对无序FePt和FePd合金的计算表明了该方法的有效性。我们发现，估计值的每个起源的$σ_{xy}$表现出合理的依赖于这些无序合金中的电子散射。
2016-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarization and electronic properties of half-metallic Heusler alloys calculated from first-principles
半金属Heusler合金是未来磁电子应用中最有前途的材料之一。我们综述了这些化合物的电子性质的一些最新结果。这些半金属合金中的间隙的起源及其与磁性的联系已经很好地理解。改变晶格参数会使费米能级略有移动。自旋-轨道耦合在带隙内诱导态，但合金在费米能级保持非常高的自旋极化度。小程度的掺杂和无序以及具有低形成能的缺陷对带隙的性质几乎没有影响，而温度效应可以导致半金属性的快速损失。最后，我们讨论了两个特殊的问题，四元Heusler合金和半金属亚铁磁体的情况下。
2006-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of tungsten on vacancy behaviors in Ta-W alloys from first-principles
合金元素在设计具有良好综合性能的面向等离子体材料中起着重要作用。基于第一性原理计算，研究了Ta-W合金中W的稳定性及其与空位缺陷的相互作用。结果表明，W在Ta晶格中呈弥散分布，即使有空位存在，W也不易析出。W和空位的聚集行为受它们的浓度竞争影响。W原子的增加对空位的成团有负面影响，同时也延缓了空位的形核过程，有利于点缺陷的恢复。我们的研究结果与辐照实验中观察到的Ta-W合金中的缺陷演化是一致的。我们的计算表明，Ta是一种潜在的修复元素，可以掺杂到Ta基材料，以提高其抗辐射性能。
2019-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Alloy surface segregation in reactive environments: A first-principles atomistic thermodynamics study of Ag3Pd(111) in oxygen atmospheres
我们提出了一个第一性原理的原子热力学框架来描述的结构，成分和偏析的合金表面接触（反应）的环境。该方法是说明与应用程序的Ag 3 Pd（111）表面在氧气气氛中，我们分析的偏析，吸附和表面自由能的趋势。我们观察到的各种合金表面配置上的氧吸附能的范围很广，包括结合，是强于Pd（111）表面和弱于Ag（111）表面。这和考虑，即使是少量的非化学计量在有序的大块合金被发现是至关重要的，以准确地模拟Pd的表面偏析发生在越来越多的O-丰富的气相。
2008-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of $ω$-free high-temperature Ti-Ta-X shape memory alloys from first principles calculations
许多钛基合金的功能性能的快速退化是由于$ω$相的析出。在传统的高温记忆合金Ti-Ta中，该相的形成完全损害了形状记忆效应，并且在循环期间不能保持高（>100°C）的转变温度。这个问题的解决方案是添加其他元素以形成Ti-Ta-X合金，这通常会改变相变温度;由于可能的成分在很大程度上未被探索，已知很少有元素可以稳定形状记忆效应而不会将相变温度降低到100°C以下。在这项研究中，我们使用透明的描述符来自第一性原理计算寻找新的三元Ti-Ta-X合金，结合稳定性和高温。我们提出了四种具有这些性能的新合金，即Ti-Ta-Sb，Ti-Ta-Bi，Ti-Ta-In和Ti-Ta-Sc。我们对这些合金中最有前途的Ti-Ta-Sc的预测随后被实验研究充分验证，新合金Ti-Ta-Sc在循环后没有显示出$ω$相的痕迹。我们的计算策略可立即转移到其他材料，并可能有助于抑制一大类合金中的$ω$相形成。
2019-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of first principles and semi-empirical models of the structural and electronic properties of Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ alloys
我们提出并比较了三种不同的原子模型-基于第一性原理和半经验的方法-的结构和电子性能的Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金。采用密度泛函理论计算方法，结合Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）和改进的Becke-Johnson（mBJ）交换相关泛函，对一系列Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金超晶胞进行了结构弛豫和电子结构计算.在HSE计算的基础上，参数化了半经验价力场势和$sp^{3}s^{\ast}$紧束缚哈密顿量。比较HSE、mBJ和TB模型，并使用HSE结果作为基准，我们证明：（i）mBJ计算以降低的计算成本提供电子结构的精确的第一原理描述，（ii）VFF势足够精确以规避执行第一原理结构弛豫的要求，TB计算提供了一个很好的定量描述的合金电子结构在附近的带边。我们的结果还强调了锡诱导的能带混合在确定Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金导能带结构性质方面的重要性。我们提出的理论模型和基准计算通知，使无序合金和纳米结构的预测，计算效率和可扩展的原子计算。这提供了一个合适的平台，支持进一步的理论研究，这种新兴的半导体合金的属性。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci
First-principle prediction of Martensitic transformation and magnetic properties of Heusler-type Pt2-xMn1+xGa alloys
用第一性原理计算方法研究了Pt 2-xMn 1 +xGa（x=0，0.25，0.5，0.75，1）合金的电子结构、磁性和相稳定性。计算结果表明，在所有的系列中，可以预期一个潜在的磁性马氏体相变。此外，在Pt 2-xMn 1 +xGa（x=0，0.25，0.75，1）合金中，很可能出现大的磁场感应应变。电子结构的计算表明，由于费米能级处的赝能隙的形成，四方相在畸变后是稳定的。同时还对磁结构进行了研究，发现在所有系列中，四方相的总磁矩略大于立方奥氏体相。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Theory of Competing Order Types, Phase Separation, and Phonon Scattering in Thermoelectric Pb-Sb-Ag-Te Alloys
使用第一性原理集团展开，我们揭示了最近发现的高性能热电材料，Pb-Ag-Sb-Te合金的固态相图和结构。所观察到的纳米级的不均匀性被证明是有序的（Ag）m（Sb）n（Te）m+n相，如AgSbTe 2，所有与岩盐PbTe不混溶的相干沉淀。PbTe在AgSbTe 2中的溶解度高，而（Ag，Sb）Te在PbTe中的溶解度低（850 K时8%对0.6%）。PbTe和AgSbTe 2声子谱的差异证实了非均匀性增强了热电性能。
2008-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Water-Induced Bimetallic Alloy Surface Segregation: A First Principle Study
双金属合金在电子、工程、催化等领域有着广泛的应用，在材料科学中引起了广泛的关注。合金的一个非常基本的问题是其表面偏析现象。许多最近的观察表明，反应性气体或支持可能对合金偏析有很大的影响。然而，在水这一最常见的溶剂和环境中的分离尚未得到足够的重视。本文采用密度泛函理论（DFT）计算方法，定量描述了23种过渡金属杂质在水吸附条件下在Cu基质中的表面分凝能。建立了由水吸附引起的分凝能变化的一般趋势。研究结果表明，水的吸附会导致Cu合金中前、中过渡金属元素强烈的表面偏聚倾向。这一发现不仅促使我们重新审视水对铝合金表面的潜在影响，而且也将非常有助于指导该领域的进一步理论和实验研究。
2016-01-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electronic density of states and Seebeck coefficient in transition-metal-doped Si-Ge alloys
纳米结构的Fe掺杂Si-Ge合金具有高的$ZT$值和大的Seebeck系数。在这项工作中，在Fe掺杂的Si-Ge系统中的大塞贝克系数定性地再现从计算的电子态密度，其中的混合泛函，HSE 06，用于交换相关功能，以及一个特殊的准随机结构（SQS）的无序原子配置。此外，通过用其他过渡金属（例如Mn、Co、Ni、Cu、Zn和Au）替代Fe，探索了在Si-Ge合金系统中产生更大的塞贝克系数的更好的掺杂剂。
2020-01-28 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study on Preferential Energetics of Mg-based Ternary Alloys Revisited by Short-Range Order in Disordered Phases
为了研究Mg基长周期堆垛有序（LPSO）结构的形成，采用第一性原理计算，系统研究了Mg-RE-Zn（RE = Y，La，Er，Ho，Dy，Tb）和Mg-Gd-Al三元合金亚稳无序相中短程有序（SRO）的择优性. RE-Zn（RE = Y，Er，Ho，Dy，Tb）和Gd-Al对团簇的几率呈增加趋势。而La-Zn对团簇的形成几率并没有增加，其体系没有形成LPSO结构。Mg基三元合金的无序相中SRO的这种偏好无疑表明LPSO中特有的L12型有序以及LPSO形成的可能性应该与能量竞争无序相的SRO倾向有很强的相关性。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci
First principles prediction of structural and electronic properties of TlxIn(1-x)N alloy
从第一性原理出发，研究了Zn掺杂TlxIn（1-x）N合金的结构和电子性质.在密度泛函理论（DFT），修正的贝克-约翰逊（MBJLDA）方法的交换相关势，和完全相对论赝势的能带结构已经得到。在该假设合金中计算的带隙对Tl含量的依赖性表现出直到25%的铊含量的线性行为，其中其值变得接近于零。反过来，在布里渊区的伽马点处的分裂能量，与自旋-轨道耦合有关，预计在相对低的约5%的铊含量下与带隙的值相当。这些结果表明，TlxIn（1-x）N合金作为一种有前途的光电应用材料。此外，TlN的能带结构揭示了拓扑绝缘体所具有的一些特殊性质。
2014-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Spin Spirals in Surface Alloys on Ru(0001): A First-principles Study
用从头算密度泛函理论计算了FeAu $_2$ /Ru（0001）和MnAu $_2$ /Ru（0001）表面合金体系的磁基态.对于这两个系统，我们发现，最低能量的磁配置对应于左旋转的自旋螺旋，其中的旋转方向是由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这些螺旋的能量比铁磁结构低3-4 meV/nm $^2$。我们还发现，FeAu $_2$ /Ru（0001）具有显着高的磁各向异性能，1毫电子伏的数量级每个铁原子。通过与相应的独立合金单层的比较，我们发现，Ru衬底的存在下起着重要的作用，在确定表面合金系统的磁性能。
2014-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Monatomic Co, CoO$_2$, and CoO$_3$ Nanowires on Ir(100) and Pt(100) surfaces: Formation, Structure, and Energetics
在这项研究中，我们研究了在Ir（100）表面上自组织生长的单原子CoO $_2$链的结构和化学变化[P. Ferstl等人，PRL 117，2016，046101]和在还原和氧化条件下在Pt（100）上。通过结合定量的低能电子衍射，扫描隧道显微镜，和密度泛函理论，我们表明，钴氧化物线被完全还原H $_2$在320 K以上的温度和3 × 1有序的Ir $_2$ Co或Pt $_2$ Co表面合金形成。根据温度的不同，Ir（100）表面合金要么被氢覆盖（T < 400 K），要么是干净的，最终在570 K左右发生不可逆的有序-无序转变。Pt $_2$ Co表面合金随着氢的解吸而紊乱，由此Co浸没到表面下的位置。反之亦然，施加比O $_2$更强的氧化剂，如NO $_2$，导致在Ir（100）上形成3 × 1超结构的CoO 3链。在Pt（100）上，这样的CoO $_3$相至今不能制备，然而，这是由于我们实验的UHV条件。正如理论所揭示的那样，该相在较高压力下将变得稳定。通常，使用相应的试剂O $_2$、NO $_2$和H $_2$，可以在两个表面上可逆地转换结构。
2018-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the Equilibrium Vacancy Concentration in Multi-Principal Element Alloys from First-Principles
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所）；Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所材料与模拟实验室）；National Centre for Computational Design and Discovery of Novel Materials (MARVEL), École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院新材料计算设计与发现国家中心）
研究通过嵌入簇展开和统计力学方法，高效计算多主元合金中空位浓度，分析合金化学组成、短程有序与空位浓度的关系。
2025-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation during high temperature aging of Al-Cu alloys: a multiscale analysis based on first principles calculations
将经典形核理论和相场模拟方法结合起来，建立了基于热力学原理的多尺度模拟方法，分析了Al-Cu合金高温时效过程中的析出行为。特别地，$θ''$、$θ'$和$θ$沉淀物的热稳定性从亥姆霍兹自由能的第一性原理计算来评估，而$θ''$和$θ'$的均质和非均质成核使用经典成核理论来分析。最后用介观相场模型计算了晶体生长。通过第一性原理计算和计算热力学得到的模型参数，定量地确定每个转变的驱动力。模型的预测结果与实验结果吻合良好，并提供了一个全面的了解在Al-Cu合金的沉淀途径。据设想，在这项调查中提出的策略可以在未来使用的基础上，从第一性原理计算获得的不同的能量贡献的信息来设计最佳的微结构。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci
First-principles modeling of temperature and concentration dependent solubility in the phase separating Fe$_x$Cu$_{1-x}$ alloy system
我们提出了一种新的团簇展开（CE）方法的第一性原理模型的温度和浓度依赖的合金性质。虽然标准CE方法仅通过蒙特卡罗模拟中的构型熵包括温度效应，但我们的策略还涵盖了晶格振动的第一性原理自由能。为此，有效的集群相互作用的CE已呈现真正的温度依赖性，使它们可以包括输入结构的振动自由能。作为一个模型系统，我们使用的相分离合金Fe-Cu与我们的重点是富铁的一面。在那里，溶解度是从蒙特卡罗模拟得出的，其精度必须通过平均多个CE来增加。我们表明，包括振动自由能对于正确预测铜在体心立方铁基体中的溶解度绝对至关重要：溶解度大大增加，并且现在与实验结果定量一致。
2012-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Volume dependence of magnetic properties in Co2Cr1-xYxGa (Y=Ti-Ni) Heusler alloys: a first-principles study
采用第一性原理方法研究了Co2 Cr 1-xYGa（Y = Ti，V，Mn，Fe，Co，Ni）系列四元全Heusler合金的磁性调谐和体积效应.我们采用密度泛函KKR方法和相干势近似，通过磁力定理估计有效的海森堡交换常数连同平均场居里温度（TC）和磁矩的成分在整个浓度范围内。这些磁性能的体积依赖性进行了研究，特别是在平衡TC的压力导数。我们的三元合金计算显示出良好的协议与局部密度和广义梯度近似在文献中。四元合金显示出宽范围的可调磁性能，其中磁矩范围从0.8到4.9 mu_B，TC从130 K到1250 K，并且dTC/dV值范围从-7到+6.3 K A-3。
2016-12-21 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculation of Elastic Moduli of Early-Late Transition Metal Alloys
出于对高强度非晶态金属弹性性能的兴趣，我们研究了选择的结晶相的弹性性能。使用第一性原理方法，我们计算弹性模量在各种化学体系中含有过渡金属，特别是早期（Ta，W）和晚期（Co，Ni）。理论预测的合金弹性性能进行验证，镍钽与实验测量，使用共振超声光谱比较。我们计算的弹性模量与有效介质理论的比较表明，合金化导致相对于纯元素的平均值的体积模量的增强，以及预测和计算的剪切模量的相当大的偏差。具体而言，我们发现相对于有效介质理论的体积模量的增强，并提出了一个候选系统的高强度，韧性金属玻璃。利用力常数、电子态密度和晶体重叠哈密顿布居分析了化学体系弹性性质的变化趋势。我们解释我们的研究结果的合金的电子结构。
2014-08-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of Rashba Effect in Ultra-thin Bismuth Surface Alloys
我们对超薄铋表面合金：铋和面心立方金属Bi/ $M$（111）- $(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30°$（$M$ =Cu、Ag、Au、Ni、Co和Fe）的表面合金进行了密度泛函计算。我们计算的Bi/Ag的Rashba参数与以前的实验和理论结果是一致的。我们预测了贵金属费米能级附近带的Rashba系数$α_R$的变化趋势为：Bi/Ag > Bi/Cu > Bi/Au。对于过渡金属，在$α_R$中存在如下趋势：Bi/Ni > Bi/Co > Bi/Fe。我们的发现可能会导致设计高效的自旋电荷转换材料。
2016-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and spin polarization of Fe$_{1-x}$Mn(Co,Ni)$_x$S$_2$ alloys from first principles
用密度泛函方法研究了T=Mn，Co，Ni取代对FeS $_2$合金化的影响.本文研究了铁磁合金Fe $_{1-x}$ T $_x$ S $_2$的$x=\frac{1}{4},\frac{1}{2},\frac{3}{4}$浓度和纯化合物的基态。的电子结构进行了讨论，以确定候选人的半金属，这是感兴趣的自旋电子学应用的目标。我们发现有趣的候选人在高浓度的Mn掺杂的FeS $_2$和低浓度的Ni掺杂的材料。对于Mn合金，我们还注意到接近低自旋到高自旋的转变。对于Co掺杂的材料，我们再现了在整个浓度范围内的半金属度的众所周知的发现。
2015-12-15 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the effect of compressive strain on oxygen adsorption in PdNiCu-alloy-core@PdIr-alloy-shell catalysts
钯基（Pd基）核@壳催化剂可以通过选择适当的核组成、表面合金化和压缩应变来改性以实现所需的氧吸附性能。本文研究了Pd3Ni@PdIr（111）、Pd3CuNi@PdIr（111）和Pd3Cu@PdIr（111）合金-核@合金-壳催化剂中压缩应变、核组成和表面合金化对分子氧吸附的影响。使用无应变催化剂的实验晶格参数，-1%至-5%，系统地引入应变。计算的表面Pd和表面Ir原子的双氧吸附能表明，Pd3CuNi@PdIr催化剂在给定的压缩应变下具有最低的双氧吸附能。Bader电荷计算表明，Pd3CuNi@PdIr催化剂表面是最电荷耗尽的。d-带模型显示了一个中间的d-带中心下移的表面Pd原子，和最高的下移的表面Ir原子。由于电荷耗尽、d带中心移动和表面合金效应之间的协同作用，Pd3CuNi@PdIr催化剂具有最低的双氧吸附能。实验获得的催化剂表面质量活性与理论计算的表面Pd和表面Ir的d带中心之间的关系是火山形的，Pd3CuNi@PdIr催化剂位于火山的顶点。催化剂的活性顺序为：Pd3CuNi@PdIr > Pd3Cu@PdIr> Pd3Ni@PdIr。这项工作揭示了配体和应变效应的重要性，以及表面合金化的合金核@合金壳催化剂的微调期间，从第一原理的催化剂的合理设计。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of the thermodynamics of In$_x$Ga$_{1-x}$N alloys: Effect of lattice vibrations
采用第一性原理密度泛函方法计算了纤锌矿和锌掺杂\InGaN合金的热力学性质。特殊的准随机结构被用来描述无序合金，为$x= 1/4, 1/2$，和3/4。通过声子谱的第一性原理计算，考虑了半导体合金相图计算中通常忽略的晶格振动对相图的影响。晶格振动的包含导致有序-无序临界温度的大幅度降低（分别为纤锌矿和锌纤锌矿结构的$\sim 29$ %和$\sim 26$ %），并通过竞争相的熵的变化改变溶解度和旋节曲线的形状。忽略这种效应，在复杂有序半导体化合物的相图中会产生很大的误差。纤锌矿结构的相分离的临界温度为1654 K（1771 K）。预测的相图与MOCVD \InGaN \膜的实验测量结果一致。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Saturation and negative temperature coefficient of electrical resistivity in liquid iron-sulfur alloys at high densities from first principles calculations
我们报告的电子输运性质的液体Fe-S合金在行星核心的条件下，计算的第一性原理技术的Kubo-Greenwood形式主义的结果。我们描述了电阻率饱和由于温度，压缩，和化学的综合效应，通过比较电子平均自由程从德鲁德响应的光学电导率的平均原子间距离。在高压缩和高硫浓度下，满足Ioffe-Regel条件，电阻率温度系数由正变负。我们表明，这是由于在费米能级响应于热加宽的$d$ -态密度的减少。
2018-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-electric and thermo-magneto-electric effects in ferromagnetic transition-metal alloys from first-principles
基于Kubo线性响应理论，研究了典型铁磁过渡金属合金fcc-Co $_x$ Pd $_{1-x}$的电输运和热磁电输运.全电导张量的结果允许讨论自旋-轨道诱导的各向异性磁电阻（AMR）和反常霍尔效应（AHE）。这些是补充相应的热磁电输运性质的Seebeck效应（ASE）和反常能斯特效应（ANE）的各向异性的结果。相应的响应系数之间的关系进行了讨论与基础的电子结构计算内的Korringa-Kohn-Rostoker相干势近似（KKR-CPA）的能带结构方法无序合金的相对论。
2013-11-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation on diffusion mechanism of alloying elements in dilute Zr alloys
杂质在Zr中的扩散对于Zr合金的许多应用，特别是对于它们在核反应堆包壳中的应用是潜在重要的。然而，关于哪些元素是空位与间隙扩散体，目前存在显著的不确定性，这可以抑制对它们在不同温度、辐照和合金化条件下的行为的理解和预测。因此，采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，预测了14种替代型合金元素在六方密排Zr中的稀杂质扩散系数随温度的变化.用八频率模型对空位介导的扩散进行建模。间隙的扩散的贡献估计从间隙的形成和选择迁移能量。在9个高对称性间隙网站的每个杂质的形成能进行了测定，包括显着的影响热膨胀。每个溶质在HCP锆中的主导扩散机制被确定在计算的空位介导的活化能，间隙活化能的下限和上限，和形成熵，提出了一个粗略的溶质的金属半径的关系。据预测，Cr，Cu，V，Zn，Mo，W，Au，Ag，Al，Nb，Ta和Ti都主要通过间隙机制扩散，而Hf，Zr和Sn可能主要是在低温下的空位介导扩散体和在高温下的间隙扩散体，尽管这些元素在高温下的机制的识别是相当不确定的。
2018-05-10 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of high-entropy-alloy stability
高熵合金（HEAs）是多组分化合物，其高构型熵允许它们凝固成具有简单晶格结构的单相。一些HEA表现出理想的性能，如高比强度，延展性和耐腐蚀性，同时挑战科学家在面对多个竞争阶段时做出自信的预测。我们证明了多元合金系Cr-Mo-Nb-V的相稳定性，其中一些二元子系统发生相分离和复杂的金属间相形成。我们的自由能的第一性原理计算预测，从T = 1，700 K到熔化，构型熵稳定单个体心立方（BCC）相，而在较低温度下有利于复杂金属间化合物的沉淀。我们形成的化合物实验和确认，它作为一个单一的BCC相从熔体形成，但它在较低的温度下可逆地转变。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
First principles molecular dynamics study of amorphous Si\sub{1-x}Ge\sub{x}:H alloys
利用第一性原理局域基分子动力学模拟研究了非晶Si \sub{1-x} Ge \sub{x}：H合金的结构、动力学和电子学性质。分析了非晶网络的拓扑结构和缺陷。结构变化和缺陷数量的增加已被发现作为Ge原子百分比从x=0.1增加到x=0.5。随着Ge浓度的增加，电子态密度呈现出带隙减小、带隙中缺陷态和带尾缺陷态增加的趋势。态密度带尾的研究显示出指数（Urbach）行为。的迁移率间隙估计作为Ge浓度的函数。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Reliable First-Principles Alloy Thermodynamics via Truncated Cluster Expansions
在合金中，团簇展开（CE）越来越多地用于结合第一性原理、电子结构和蒙特卡罗方法来预测热力学性质。作为一个基集扩展的晶格几何集群和有效的集群相互作用，CE是精确的，如果无限的，但易于处理，只有当截断。然而，到目前为止，截断过程没有很好地定义，并不能保证可靠的截断CE。我们提出了一个最佳的截断程序CE基组，提供可靠的热力学。然后，我们重申其重要性，在Ni $_3$ V，CE已无法预测，现在显示协议的范围内的测量值，预测新的低能量结构，并解释以前的失败的原因。
2004-04-16 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of disordered half-Heusler alloys \textit{X}Fe$_{0.5}$Ni$_{0.5}$Sn (\textit{X} = Nb, Ta) as thermoelectric prospects
半Heusler合金的高晶格热导率一直是热电应用的主要瓶颈。无序的半赫斯勒合金可能是解决这一困境的一个合理选择。在本文中，利用第一性原理模拟，我们已经证明了低晶格热导率在两个这样的阶段，NbFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn和TaFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn相比，众所周知的半赫斯勒合金TiCoSb。我们跟踪低热导率的短声子寿命，起源于声学和低位光学声子之间的相互作用。我们建议纳米结构作为进一步降低晶格热导率的有效途径。我们进一步预测这些合金可以在400-600~K的温度范围内和载流子浓度小于10 $^{21}$载流子cm $^{-3}$的情况下得到最佳的应用。与TiCoSb相比，我们发现NbFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn和TaFe $_{0.5}$ Ni $_{0.5}$ Sn的$ZT$中$\sim$分别增强35%和17%。我们对这些发现持乐观态度，并相信这些材料将吸引实验研究。
2023-06-25 cond-mat.mtrl-sci
First Principle Analysis of Novel Half Heusler Alloys VPdZ (Z= Ge, Sn) for thermodynamic, spintronics and optoelectronic applications
本研究基于密度泛函理论分析新型半赫斯勒合金VPdZ（Z=Ge、Sn）的多方面物理性质，证实其α型铁磁相稳定、具半金属特性，磁矩符合Slater-Pauling规则，在多领域有应用潜力。
2024-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Interstitial Carbon in bcc HfNbTiVZr high entropy alloy from first principles
高熵合金具有优异的力学性能，通过间隙合金化可以进一步提高合金的力学性能。在这项工作中，我们采用密度泛函理论计算研究了稀碳间隙原子在bcc结构HfNbTiVZr中四面体和八面体位置的溶解能。我们的结果表明，在四面体位置的碳化合物是不稳定的，和优选的八面体位置呈现出一个大的分散的能量的解决方案。碳材料的加入引起了具有长程效应的大的结构弛豫。局部化学环境对溶液能量的影响进行了研究，通过执行一个本地集群扩展，包括研究其与碳原子Voronoi体积的相关性。然而，在溶液能量学的传播不能解释与局部环境分析，只指向一个复杂的，在这种合金中的间隙碳的长期影响。
2020-10-03 cond-mat.mtrl-sci
