Efficient method for magnetic structure exploration based on first-principles calculations: application to MnO and hexagonal ferrites SrFe$_{12}$O$_{19}$
提出基于Liechtenstein交换耦合参数的高效磁结构探索方法，大幅减少第一性原理计算量，并在MnO和SrFe12O19中准确识别基态磁结构。
2025-05-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles theory and calculation of flexoelectricity
我们开发了一个通用的和统一的第一性原理理论的压电和挠曲电张量，制定这样一种方式，张量元素可以直接计算的背景下，密度泛函计算，包括电子和晶格的贡献。我们介绍了一个实用的超原胞为基础的方法计算的挠曲电系数的第一性原理，并证明他们通过计算各种立方绝缘材料的系数，包括C，Si，MgO，NaCl，CsCl，BaZrO 3，BaTiO 3，PbTiO 3和SrTiO 3。
2013-10-31 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculations of Ionic Vibrational Frequencies in PbMg1/3Nb2/3O3
用第一性原理冻结声子方法计算了几种PbMg_（1/3）Nb_（2/3）O（PMN）有序超晶胞的晶格动力学.名义上的对称性研究的超晶胞减少晶格不稳定性。晶格模式对应于这些不稳定性，平衡离子的位置，和红外（IR）反射率光谱的报告。
2003-03-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of the piezoelectric tensor d of III-V nitrides
我们报告直接的第一性原理密度泛函计算的压电张量$\tensor{d}$相关的极化施加应力的二元化合物AlN，GAN，和InN。$\tensor{d}$的值是相当敏感的交换相关功能的选择，结果都提出了局部密度和梯度近似。与实验和预测值间接从弹性和e-piezoconstant张量的比较。
2002-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Metallic Nickel Silicides: Experiments and Theory for NiSi and First Principles Calculations for Other Phases
我们报告详细的正交NiSi的传输和磁性能的实验研究，随着第一性原理研究这一阶段和相关的镍硅化物。中子散射没有显示磁性的证据，与第一性原理计算一致。第一性原理的结果和我们的测量和文献中的实验结果的比较表明，弱的电子-声子耦合。我们讨论了NiSi的输运和其他性质，并发现了远离磁性的弱关联金属的行为特征。讨论了镍硅化物随镍含量变化的趋势。
2016-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Melting of MgO studied using a multicanonical ensemble method combined with a first-principles calculation
采用多正则系综方法结合第一性原理计算研究了MgO的熔化过程。这种方法已成功地执行通过使用一个相当简单的功能形式的模型原子间的潜力，这是确定从第一原理和一种新的近似处理辅助自由度，如电子热激发，在一个multicanonical合奏方法。虽然使用了一个相当简单的模型势，但这种方法可以区分由于第一性原理计算中使用的交换相关势而导致的差异。研究了熔点、潜热和熔化过程中体积变化的压力依赖性。得到的依赖性是类似的报告Alfe不同于实验结果。这种依赖性并没有改变，甚至与PBESol交换相关电位。
2009-12-11 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculations for Topological Quantum Materials
拓扑状态和拓扑材料的发现重塑了我们对物理和材料在过去15年的理解。第一性原理计算通过预测真实材料的拓扑结构，在连接拓扑理论和实验之间发挥着重要的作用。本文综述了拓扑量子材料的第一性原理方法。首先，我们统一了不同的概念的拓扑状态在同一能带反转的情况下。然后，利用第一性原理能带结构和新建立的拓扑材料数据库讨论了其拓扑结构。我们强调的挑战，在表征独立的Weyl半金属和计算拓扑表面状态，关闭与展望令人兴奋的运输和光学现象引起的拓扑结构。
2021-03-10 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of a high-pressure synthesized compound PtC
采用第一性原理密度泛函方法对最近高压合成的化合物PtC进行了研究。计算结果证实了铂碳化合物在零压下为锌-钙基基态相，而岩盐结构为高压相。确定了锌矿物向岩盐转变的理论压力为52 GPa。此外，我们的计算表明，Ono等人在高压条件下实验合成的PtC在压力淬火到环境条件后可能经历从岩盐结构到锌盐结构的转变。
2005-08-26 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Phase Diagram Calculations for the Octahedral-Interstitial System ZrO$_{X}$, $0 \leq X \leq 1/2$
用第一性原理计算了八面体-间隙固溶体体系αZrOX（αZr[ ] 1-X）OX; [ ]=空位; 0 \leq X \leq 1/2）的相图。用团簇展开法进行了基态分析，并计算了相图。预测的图有四个有序的基态在0 \leq X \leq 1/2的范围内，但其中一个，在X=5/12，预测不成比例的T \approx 20 K，远低于实验研究的范围T \approx 420 K。因此，在T \succeq 420 K，基于第一原理的计算预测了三个有序相，而不是实验者报告的四个。
2011-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and magnetic properties of ether carbides (Fe3W3C, Fe6W6C, Co3W3C and Co6W6C) from first principles calculations
用第一性原理FLAPW-GGA方法计算了一类醚碳化物M3 W3C和M6 W 6C（M= Fe和Co）的结构、电子、磁性和稳定性。优化了各相的几何构型，得到了各相的结构参数、理论密度、结合能和形成能、总态密度和分态密度、原子磁矩，并与已有的理论和实验数据进行了比较分析。
2009-03-31 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 calculations of thermal electron emission from H$^-$ in silicon
氢杂质的热电子发射过程是半导体基础物理的重要课题。尽管经过了几十年的研究，但理论尚未建立。在这里，我们研究的过程中的$\mathrm{H}^{-}$硅，$\mathrm{H^{-}} \to \mathrm{H^{0}} + e^{-}$，使用第一性原理计算。计算结果表明，该过程由两个步骤组成：H $^{-}$从四面体位置向键心位置的缓慢扩散，这是速率限制步骤; $\mathrm{H}^{-}$向$\mathrm{H}^{0} + e^{-}$的快速无辐射跃迁，随后发生在体心位置.计算结果与深能级瞬态谱实验结果一致
2020-05-28 cond-mat.mtrl-sci
The first principles calculations of the atomic and electronic structure of cubic and orthorhombic LaMnO3 surfaces
结合GGA-平面波的方法实现到VASP - 4.6.19计算机代码与平板模型，我们详细研究了LaMnO 3表面的原子和电子结构，在立方相和正交相。所获得的结果进行了比较与其他ABO 3-钙钛矿的类似研究。
2008-07-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of the vibrational properties of bulk CdSe and CdSe nanowires
我们目前的第一性原理计算体的CdSe和直径高达22微米的CdSe纳米线。密度泛函线性组合的原子轨道和平面波计算的电子和结构特性的介绍和讨论。我们使用一个迭代的，基于量子力学的方法来松弛的结构到基态。我们发现带隙取决于表面终止。计算和分析了体材料CdSe的整个布里渊区的振动特性和纳米线的带心振动。我们发现强烈的尺寸依赖性和几乎恒定的模式，这取决于位移方向。与现有的实验拉曼数据的比较。
2008-05-27 cond-mat.mtrl-sci
On the use of Neumann's principle for the calculation of the polarizability tensor of nanostructures
极化率测量系统如何响应所施加的电场。在计算上，有许多不同的方法来计算这个张量，其中一些依赖于外部扰动的显式使用，并需要几个单独的计算来获得完整的张量。在这项工作中，我们提出了一些考虑对称性，使我们能够充分利用诺依曼的原则，并减少这些方法所需的计算数量。我们用两个例子来说明这种方法，在计算电或自旋响应时使用实空间和自旋空间中的对称性。
2007-10-13 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculation of uniaxial magnetic anisotropy and magnetostriction in strained CMR films
采用第一性原理相对论全势线性缀加平面波方法对应变四元铁磁La（Ba）MnO $_3$进行了理论计算，实验结构为生长在SrTiO $_3$ [001]和LaAlO $_3$ [001]衬底上的应变四元La $_{0.67}$ Ca $_{0.33}$ MnO $_3$（LCMO）薄膜.计算的单轴磁各向异性能（MAE）值，在很好的定量与实验的SrTiO $_3$衬底上的LCMO薄膜。我们还分析了线性磁弹性理论对描述磁弹性效应的应变依赖性的适用性，并估算了磁致伸缩系数$λ_{001}$。
1999-04-01 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of the spontaneous volume magnetostriction based on the magnetoelastic energy
我们提出了一个简单的方法来计算自发体积磁致伸缩的第一性原理计算的磁弹性能量的基础上。这种方法利用的变形的单细胞仅在铁磁状态。因此，它不需要在顺磁状态下的平衡体积的困难的第一性原理计算。为了验证这种方法，我们将其应用到体心立方Fe和面心立方Ni单晶，发现与实验和以前的第一性原理计算一致的结果。这种方法的简单性和可靠性，可以利用在自发体积磁致伸缩的高通量筛选，以及相关的量，如各向同性磁致伸缩常数和各向同性磁致伸缩系数。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci
LO-mode phonon of KCl and NaCl at 300 K by inelastic X ray scattering measurements and first principles calculations
利用非弹性X射线散射（IXS）测量了KCl和NaCl在300 K时的纵光学（LO）模声子分支，并采用随机自洽谐波近似的第一性原理声子计算方法进行了计算. IXS测量的光谱形状和计算的光谱函数一致。我们分析了计算的光谱函数，提供了比IXS测量更高的光谱分辨率。由于强的非谐性，这些声子分支的谱函数具有多个峰，并且沿$Γ$ -L路径的LO模是断开的。
2022-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of cubic ScF$_3$ from first-principles calculations
采用第一性原理计算研究了立方三氟化钪（ScF $_3$）钙钛矿的基态性质.利用密度泛函理论（DFT）中改进的混合交换相关泛函，我们比较了用原子轨道线性组合（LCAO）和投影增强波（PAW）方法得到的ScF $_3$的电子性质.这两种方法使我们能够重现实验观察到的立方ScF $_3$在低温下的晶格常数，并预测其电子结构与已知的实验价带光电子和F1 $s$ X-射线吸收光谱的良好协议。
2012-11-24 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations for Fe impurities in KNbO3
采用线性Muffin-tin轨道方法，在第一性原理超原胞计算中研究了KNbO 3中Nb代Fe杂质的性质。可能的方式来考虑杂质电荷补偿进行了讨论。计算是在局域密度近似（LDA），为了更好地描述库仑相关效应内的局域杂质态，也在LDA+U计划。分析了这两种方法取得的成就和存在的问题。结果表明，该杂质具有低自旋组态（补偿电子数为0或1）或高自旋组态（补偿电子数为2或3），后两种组态显然对应于可再充电杂质态。
1997-05-14 cond-mat.mtrl-sci
First principle calculation of the effective Zeeman's couplings in topological materials
本文提出了基于第二微扰理论的有效塞曼耦合的第一性原理计算方法，并将其应用于几种拓扑材料。对于Bi和Bi $_2$ Se $_3$，我们的计算结果与实验数据符合得很好;对于Na $_3$ Bi，TaN和ZrTe $_5$，我们讨论了多带塞曼耦合的结构.特别地，我们详细讨论了塞曼耦合对Na $_3$ Bi中费米面拓扑结构的影响。
2019-10-09 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of lattice thermal conductivity in mono- and bi-layer graphene
使用第一性原理计算，我们研究了理想的单层和双层石墨烯片的晶格热导率。我们的研究结果表明，单层和双层石墨烯的固有热导率在300 K时约为2200 W/mK，该值接近于在石墨基面中理论和实验观察到的值，并且在更高的温度下，它随着预期的1/T依赖性而降低。单层和双层热导率之间的小变化表明，增加层数不会显着影响这些系统的面内热性能。
2009-02-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of shocked fluid helium in partially ionized region
采用量子分子动力学模拟方法研究了冲击压缩作用下液氦的状态方程。主要的Hugoniot由EOS确定，其中原子电离的校正被添加到计算数据上。模拟结果表明，主Hugoniot模型与气炮和激光驱动实验结果吻合较好，在106 GPa时压缩比达到最大值5.16。
2010-10-27 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of step formation energies and step interactions on TiN(001)
采用密度泛函总能方法研究了TiN（001）表面单原子台阶的形成能和排斥相互作用。[100]取向台阶的形成能计算值与最近报道的实验值吻合良好，这些步骤被证明有一个褶皱的结构，与Ti原子进行更大的位移比N原子。对于平行于[110]的台阶，我们的计算预测氮（N）终止，因为相应的形成能比Ti终止的台阶小几百meV/MeV。
2004-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling anisotropic magnetoresistance driven by resonant surface states: First-principles calculations of Fe(001) surface
对Fe（001）表面的完全相对论第一性原理计算表明，共振表面（界面）态可以在具有单个磁性电极的磁性隧道结中产生相当大的隧穿各向异性磁电阻.这种效应是由自旋-轨道耦合驱动的。当磁化方向改变时，它通过Rashba效应移动谐振表面带。我们发现，在界面处的自旋翻转散射不仅由自旋轨道耦合的强度控制，但强烈依赖于共振表面态的本征宽度。
2006-12-09 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculation of Magnetocrystalline Anisotropy Energy of MnBi and MnB_{1-x}Sn_x
用第一性原理方法计算了MnBi的磁各向异性常数Ku，得到了与实验结果一致的负Ku值。此外，我们还发现了一个带填充的依赖性表明，稍微减少的价电子数将改变Ku从负到正。当一些Bi被Sn取代以降低价电子数时，MnBi 1-xSnx的Ku值急剧地变为正值，对于x > 0.05，Ku~2 MJ/m3。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Calculations of the Near-Edge Optical Properties of \b{eta}-Ga2O3
我们采用基于多体微扰理论的第一性原理计算方法研究了\b{eta} -Ga 2 O 3的近边电子和光学性质。基本的带隙是间接的，但最小的直接带隙的能量仅高出29 meV，这解释了强的近边吸收。我们的计算验证了吸收开始的各向异性，并解释了实验报告的带隙值的范围（4.4-5.0 eV）。我们的辐射复合率的结果表明，在深紫外范围内的本征光发射是可能的，在这种间接间隙半导体在高激发。我们的工作证明了\b{eta} -Ga 2 O 3的深紫外探测和发射的适用性。
2019-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Defect identification based on first-principles calculations for deep level transient spectroscopy
深能级瞬态谱（DLTS）被广泛用于研究半导体中的缺陷。我们证明，应非常小心地解释从DLTS提取的活化能作为电离能。我们展示了如何第一性原理计算的热力学跃迁能级，温度效应的电离能，和非辐射捕获系数可以用来准确地确定实际的活化能，可以直接与DLTS相比。我们的分析说明了与混合功能计算GAN中的两个重要缺陷，具有相似的热力学跃迁能级，并表明，从DLTS提取的激活能包括一个捕获势垒，是温度依赖性的，独特的每个缺陷，在某些情况下，大的相比，电离能。通过计算可以直接与实验进行比较的量，第一性原理计算因此在识别DLTS中检测到的缺陷的微观起源方面提供了强大的杠杆作用。
2018-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic flexoelectric effect in perovskites from first principles calculations
使用从头计算得到的晶体的动力学矩阵，我们已经评估了第一次的动态flexoelectric效应的强度，并发现它可比的静态散装flexoelectric效应，与早期的数量级估计。我们还提出了一种直接从模拟声子谱中评估这些效应的方法。这种方法也可以应用于实验声子谱的分析，是目前唯一一个使静态体挠曲电效应的实验表征。
2015-03-18 cond-mat.mtrl-sci
A new methodology for the extraction of anharmonic force constants from first principles density functional calculations
介绍了一种从第一性原理中提取力常数的新方法。它需要很小的超级细胞，但需要非常精确的力量。原则上，只要力足够精确，它可以提取谐波以及非谐波FC到任何邻居壳。FC的对称性以及晶格的对称性用于减少要计算的参数的数量。结果示出的情况下，Lennard-Jones势的力是精确的，FC可以计算分析，和Si的金刚石结构。后者进行比较，以前计算的谐波FC。
2007-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Spinney: post-processing of first-principles calculations of point defects in semiconductors with Python
理解和预测半导体和绝缘体中点缺陷的热力学性质将极大地帮助设计新材料，并允许调整现有材料的性质。事实上，基于密度泛函理论和超原胞方法的第一性原理计算已经成为研究固体中点缺陷的标准工具。然而，在稀释极限，最感兴趣的新型半导体材料的设计，原始DFT计算需要大量的后处理。Spinney是一个开源Python软件包，旨在处理第一性原理计算，以获得几个感兴趣的量，如化学势限制，确保缺陷负载系统的热力学稳定性，缺陷电荷跃迁能级，缺陷形成能量，包括有限尺寸效应的静电校正，以及缺陷和载流子浓度。在本文中，我们展示了能力的Spinney代码使用c-BN，Mg掺杂的GAN，TiO 2和ZnO为例。
2020-07-08 cond-mat.mtrl-sci
What can one learn about material structure given a single first-principles calculation?
我们提取一个变量$X$从电子轨道$Ψ_{n\bf{k}}$和能量$E_{n\bf{k}}$在父高对称性结构的范围广泛的复合氧化物：钙钛矿，金红石，辉石，方石英。即使计算只在母体结构中进行，没有扭曲，我们表明，$X$决定材料的真实基态结构。我们建议使用Wannier函数来提取隐藏变量，例如$X$，用于材料结构预测和高通量方法。
2018-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Stability, structural, elastic and electronic properties of RuN polymorphs from first-principles calculations
用第一性原理计算方法计算了不同配位数CN_s的一氮化钌RuN的六种可能的多晶型：立方锌立方（ZB）和CN_s = 4的类铂钛矿结构;立方岩盐结构（RS）、六方类WC结构和类NiAs结构（CN = 6）以及立方类CsCl结构（CN = 8）表明ZB结构最稳定，这对于RuN比最近报道的合成RuN样品的RS结构更优选。研究了ZB-RuN的弹性和电子性质，并与RS-RuN多晶型物进行了比较。
2010-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of Kinetic Energy Driven Antiferromagnetism in Double Perovskites : A First-principles Study
采用第一性原理密度泛函方法，结合在第一性原理Wannier函数基上构造的Fe-Mo哈密顿量的精确对角化，研究了La掺杂双钙钛矿化合物Sr $_2$ FeMoO $_6$的电子结构.我们的计算表明富La化合物的动能驱动的反铁磁相的稳定性，与以前的模型计算的基础上得到的结果一致。
2009-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline and Electronic Structures of Molecular Solid C$_{50}$Cl$% _{10}$: First-Principles Calculation
采用密度泛函理论中的第一性原理计算，预测了一种分子固体C $_{50}$ Cl $_{10}$的晶体结构，包括六方密堆积（hcp）相、面心立方（fcc）相和六方单层.从总能量计算确定的稳定结构，其中hcp相是揭露比fcc相和六方单分子层的能量更稳定。给出了六方晶系和面心立方结构的C $_{50}$ Cl $_{10}$的能带和态密度。结果表明，C $_{50}$ Cl% $_{10}$分子既可以形成hcp或fcc的间接带隙绝缘体，也可以形成绝缘的六方单分子层.
2006-07-05 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of $LiNbO_3$ optical properties: from far-infrared to ultraviolet
我们使用密度泛函理论对$LiNbO_3$晶体铁电相的光学性质进行了第一性原理计算，计算波长范围从远红外到紫外。我们研究频率依赖性的复介电张量和相关的量，如折射率和反射率，吸收系数等。我们的计算结合了原子轨道全电子高斯型基组的基础上的数值方法的优势，因为它是在CRYSTAL14程序中实现的。我们比较了一般梯度方法与PBESOL交换相关泛函和混合方法与PBESOL 0泛函的预测，我们发现混合PBESOL 0泛函更适用于描述广泛的实验数据。
2017-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Optimized methodology for the calculation of electrostriction from first-principles
本文提出了一种用密度泛函理论计算材料电致伸缩特性的新方法。该方法依赖于电介质中的二次机械响应（应力或应变）对施加的电刺激（电场或极化场）的电介质磁化率或刚度张量的应变或应力依赖性的等效性。与目前的有限场方法计算的电致伸缩相比，我们证明了我们提出的方法提供了显着的优势，效率，鲁棒性和易用性。这些优点使得对材料的电致伸缩性质的高通量理论研究变得容易处理。
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial growth of high-K gate oxides on silicon: insights from first-principles calculations on Zr on Si(001)
本文用电子结构计算方法研究了Zr在a-Si（001）表面的金属沉积。每个Zr吸附原子的能量作为覆盖率的函数表明，Zr形成硅化物岛，即使在低覆盖率。吸附的Zr对体硅化物ZrSi 2的形成是不稳定的。观察到岛由块状硅化物的结构元素组成，这表明硅化物晶粒将自发形成。
2003-09-01 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of magnetization relaxation in pure Fe, Co, and Ni with frozen thermal lattice disorder
在第一性原理散射理论的框架内，通过在散射区中随机置换原子，研究了电子-声子相互作用对Fe、Co和Ni的磁化弛豫的影响.这种“冻结热晶格无序”的方法再现了铁磁共振测量中观察到的非单调阻尼行为，并产生合理的定量计算值和实验值之间的协议。它可以很容易地应用于合金，并且可以通过从头算声子谱确定原子位移来轻松扩展。
2011-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Chiral phonons in sixfold chiral CrSi$_2$: Raman spectroscopy and first-principles calculations
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Institute for Molecular Science（分子科学研究所）
本研究通过拉曼光谱和第一性原理计算，发现六重手性CrSi₂中存在手性声子，拓展了手性振动模式材料的范围。
2026-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-wave dispersion and exchange stiffness in Nd$_2$Fe$_{14}$B and $R$Fe$_{11}$Ti ($R$=Y, Nd, Sm) from first-principles calculations
本文采用第一性原理计算和倒易空间算法（RSA）对稀土磁体中的自旋波色散进行了理论研究。Nd $_2$ Fe $_{14}$ B的计算交换刚度值在报道的实验值范围内。我们发现，交换刚度是相当各向异性时，只考虑短程交换耦合，而列入长程耦合削弱各向异性。相比之下，$R$ Fe $_{11}$ Ti（$R$ =Y，Nd，Sm）在交换刚度中显示大的各向异性。
2020-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of the Anisotropic Coefficients of Thermal Expansion: A First-Principles Approach
需要预测各向异性的热膨胀系数，不仅与实验测量进行比较，而且作为在大温度范围内操作的器件的宏观建模的输入。虽然目前大多数方法都限于各向同性系统内的准谐波近似，我们的方法使用第一性原理计算，并包括非谐波效应，以确定材料的温度依赖性。这些包括晶格参数、各向异性的热膨胀系数、等温体积模量和恒压比热。我们的方法已经过测试的两种化合物（铜和氮化铝）和预测的热性能相比，有利的实验测量在很宽的温度范围内。
2019-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Single-walled carbon nanotube bundle under hydrostatic pressure studied by the first-principles calculations
采用第一性原理计算研究了静水压力下坍缩的（10，10）单壁碳纳米管束的结构、电子、光学和振动性质.在本研究中观察到的一些特点：首先，一个塌陷的结构，这是不同的人字形和平行结构之前获得的。其次，沿对称轴\textit{$Γ$X}出现了由坍缩引起的赝能隙。第三，塌缩管之间的相对取向对其电子、光学和振动性质有重要影响，这提供了一种有效的实验方法来明确区分三种不同的塌缩结构。
2007-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Compression Behavior of Columbite TiO2 via First-Principles Calculations
通过第一性原理计算证实了高压立方相TiO 2体积模量降低的物理机制。一个不寻常的和突然的变化发生在能量对压力的依赖在43 GPa，表明压力诱导的相变从铌铁矿TiO 2到一个新确定的改性萤石TiO 2与Pca 21对称性。Pca21 TiO2中的氧原子置换意外地使体积模量相对于萤石TiO2降低了34%。这一发现为理解这类同源材料的压缩性质提供了直接证据
2010-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of graphene nanoribbons by first-principles calculations
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了石墨烯纳米带的振动性质。我们证实了具有扶手椅型和锯齿型边缘的石墨烯纳米带的声子模式可以被解释为基本振荡及其泛音。这些示出了对纳米晶宽度的特征依赖性。此外，我们表明，纳米带的计算出的伽玛点声子频率到石墨烯的声子色散的映射对应于纳米带的布里渊区到石墨烯的布里渊区的“展开”。我们考虑了自旋态对锯齿形纳米带声子谱的影响，并将我们的结果与过去的研究进行了比较。
2009-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Potential super-hard Osmium di-nitride with fluorite structure: First-principles calculations
我们对具有萤石结构的铂和锇的二碳化物、氮化物、氧化物和硼化物进行了系统的第一性原理计算。发现只有PtN $_{2}$、OsN $_{2}$和OsO $_{2}$是机械稳定的。特别是OsN $_{2}$具有最高的体积模量360.7 GPa。能带结构和态密度表明OsN $_{2}$的新相是金属性的。高的体积模量是由于Os5 \textit{d}和N2 \textit{p}态之间的强共价键和紧密堆积的萤石结构。
2006-10-26 cond-mat.mtrl-sci
First-principle calculation of the dielectric and dynamical properties of orthorhombic CaMnO$_{3}$
采用局域自旋密度近似下的密度泛函理论，从第一性原理计算了CaMnO $_3$的低温反铁磁正交相的结构、介电和动力学性质.理论结构参数与实验结果吻合较好。全套的红外和拉曼带中心声子的报告和实验数据进行比较。结果表明，相干的反常玻恩有效电荷和低频极性模的存在下，静态介电常数是非常大的，高度各向异性。
2008-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Comment on Two-dimensional porous graphitic carbon nitride C6N7 monolayer: First-principles calculations [Appl. Phys. Lett. 2021, 119, 142102]
最近，Bafekry等人[Appl.Phys.Lett. 119，142102（2021）]报道了他们关于新型C6N7单层的弹性常数的密度泛函理论（DFT）结果。他们预测C6N7单层的弹性模量非常软，为36.29 GPa，这对于碳氮化物2D晶格来说非常低。使用DFT计算，我们预测一个显着更高的弹性模量为267 GPa的单层。最大拉伸强度也被预测为20.5 GPa，揭示了C6N7单层的突出的机械性能。
2022-04-22 cond-mat.mtrl-sci
First-principles phonon calculations for lattice dynamics, thermal expansion and lattice thermal conductivity of CoSi at high temperature region
本研究利用第一性原理声子理论计算了CoSi在高温区的实验热膨胀（$α(T)$）和晶格热导率（$κ_{L}$）。采用有限位移法和超原胞法计算了声子色散。$α(T)$的计算是在准调和近似下进行的。$κ_{L}$是在单模弛豫时间近似下用第一性原理非谐晶格动力学计算得到的。在温度范围$0-1300$ K内计算的$α(T)$与现有的实验数据有很好的匹配。在300 K时，计算得到的$κ_{L}$（$\sim$ 8.0 W/m-K）与实验值$\sim$ 8.3 W/m-K符合得很好。计算了由于声子-声子相互作用引起的声子寿命与温度的依赖关系，以了解$κ_{L}$的行为。目前的研究表明，基态声子色散从DFT方法得到的实验$α(T)$和$κ_{L}$给出了合理的解释。
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculations of Shock Compressed Fluid Helium
采用两种第一性原理的计算机模拟技术，即路径积分Monte Carlo和密度泛函分子动力学，研究了兆巴压力下热重氦的性质.模拟预测，氦的可压缩性大大增加的电子激发，存在于热流体中的热力学平衡。在360 GPa和150000 K时，最大压缩比为初始密度的5.24（4）倍。这一结果将氦与氘区分开来，模拟预测氘的最大压缩比为4.3（1）。静态预压试样的Hugoniot曲线进行了讨论。
2006-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Role of Electronic Structure in the Morphotropic Phase Boundary of TbxDy1-xCo2 Studied by First-principles Calculation
在TbxDy_（1-x）Co_（2-x）中发现了一个与铁电准同型相界平行的相界，它将两个具有不同晶体对称性的铁磁相分开.利用高分辨同步辐射X射线衍射仪对TbxDy_（1-x）Co_2进行了表征，为TbxDy_（1-x）Co_2提供了实验依据。结果表明，Tb_xDy_（1-x）Co_2（0.6<x<0.7）是准同型相界，四方相（x<0.6）和菱方相（x>0.7）的晶体结构由Laves相畸变而成。在此，第一性原理计算提供了关于TbxDy 1-xCo 2中MBP的起源的理论解释，并且还提供了为什么在TbxDy 1-xCo 2合金中发生MPB的问题。
2013-04-25 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Phase Diagram Calculations for the Octahedral-Interstitial System $HfO_{X}$, $0 \leq X \leq 1/2$
用第一性原理计算了六方密排八面体间隙固溶体体系$αHfO_{X} ($ αHf[ ]_{1-X} O_{X} $; [ ]=Vacancy; $ 0 \leq X \leq 1/2 $). The cluster expansion method was used to do a ground state analysis, and to calculate the phase diagram. The predicted diagram has four ordered ground-states in the range $ 0 \leq X \leq 1/2 $, but one of these, at X=5/12, is predicted to disproportionate at T$ \approx 220 K $. At X$ \approx 1/3（$Hf_{3}O$）和X $\approx 1/2 ($ Hf_{2} O$），序参数与温度的关系图预测了紧密相关的有序结构的魔鬼阶梯。
2011-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Floating bonds and gap states in a-Si and a-Si:H from first principles calculations
本文用赝势从头计算方法详细研究了a-Si和a-Si：H中五配位（T_5）缺陷的电子结构，以及它们的形成和氢化过程中的演化。原子投影态密度（DOS）和对价电荷分布的精确分析清楚地表明了T_5缺陷通过它们的近邻对产生带隙态的基本贡献。与氢的相互作用可以降低能隙中的态密度，消除T_5缺陷。
1999-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivities of two SiO$_2$ polymorphs by first-principles calculation and phonon Boltzmann transport equation
两种SiO $_2$多晶型物的晶格热导率，即，采用第一性原理非简谐声子计算和线性化的声子Boltzmann输运方程，研究了$α$ -石英（低）和$α$ -方石英（低）的声子输运。虽然$α$ -石英和$α$ -方石英具有相似的声子态密度，但声子群速度和寿命的声子频率依赖性不同，这导致晶格热导率的各向异性大不相同。对于$α$ -石英和$α$ -方石英，声子寿命的分布，有效地确定晶格热导率的能量和动量守恒的三个声子散射加权声子占据数和一个参数，代表的声子-声子相互作用强度。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci
