A First Principle Study on Iron Substituted LiNi(BO3) to use as Cathode Material for Li-ion Batteries
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了LiNiBO 3和LiFexNi（1-x）BO 3的结构稳定性和电子性质。计算的结构参数与现有的理论数据吻合良好。Fe取代系统的最稳定的相预测从使用集团扩展方法产生的形成能量壳。在所有Fe取代体系中，Ni位Fe取代度为66%的体系结构最稳定。根据态密度和电荷密度图讨论了体系的成键机制。对该体系的稳定性、电子结构和成键机理的详细分析表明，该体系是一种有前途的锂离子电池正极材料。
2017-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab initio study of transition paths between (meta)stable phases of Nb and Ta-substituted Nb
本文利用密度泛函理论重新研究Nb及其Ta替代体系的亚稳相，发现bcc到omega转变路径上的新局域能量极小值、沿[111]方向的平坦能量景观以及Ta替代对sigma相的显著稳定化作用。
2023-10-27 cond-mat.mtrl-sci
d-band filling dictates magnetic stability in Mn- and Co-substituted FeRh alloys
SRM Institute of Science and Technology（SRM科学与技术学院）
研究 Fe 亚晶格上有替代无序的 B2 有序合金磁性能，通过第一性原理计算，发现 d 带填充是磁稳定性主要参数，Mn 取代致自旋极化崩溃，Co 取代起“磁硬化”作用，为控制磁稳定性提供微观框架。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Robust perpendicular magnetic anisotropy in Ce substituted yttrium iron garnet epitaxial thin films
采用脉冲激光沉积法（PLD）在钆镓石榴石（GGG）衬底上制备了铈掺杂钇铁石榴石（Ce：YIG）外延薄膜。结果表明，与GGG（100）衬底上生长的薄膜相比，GGG（111）衬底上生长的薄膜表现出垂直磁各向异性。磁光克尔效应，体磁化强度和铁磁共振测量证实了开发的PMA。此外，在显示PMA的膜中观察到磁泡畴。的观察结果解释在Ce：YIG薄膜的生长方向和各种磁各向异性项的相互作用。在GGG（111）衬底上沉积的Ce：YIG薄膜中，PMA随薄膜厚度的变化是可调的，并且PMA具有显著的温度稳定性。
2021-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Precise measurement of angles between two magnetic moments and their configurational stability in single-molecule magnets
双核镧系单分子磁体低温磁耦合的一个关键参数是由两个$4f$磁矩之间的交换和偶极相互作用产生的势垒$U_{FA}$。在这里，我们扩展的赝自旋模型先前用于描述的双核endofullerenes的基态占单离子各向异性轴的取向的变化，并将其应用到两个SMM Dy $_2$ ScN@C $_{80}$和Dy $_2$ TiC@C $_{80}$。X射线磁性圆二色性（XMCD）表明两种分子中的$J_z=15/2$ Dy基态相同，但Dy-Dy耦合强度和磁化稳定性不同。我们表明，直接从精确的温度相关的磁化强度数据的准确性优于$1^{\circ}$的势垒$U_{FA}$和两个$4f$时刻之间的角度的幅度确定。实验发现的角度之间的$4f$时刻是在极好的协议与计算的角度之间的两个Dy离子的量子化轴。理论分析表明，Dy $_2$ TiC@C $_{80}$中Dy的磁矩取向从Dy键轴向中心离子偏离较大。这可以解释Dy $_2$ TiC@C $_{80}$中磁化稳定性较低的原因，尽管它表现出比Dy $_2$ ScN@C $_{80}$更强的交换耦合$\sim 49\%$。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Vibrational Stability of Copper-substituted Lead Apatite (LK-99)
针对近期声称LK-99可实现室温常压超导的研究，本工作通过DFT+U计算发现其存在振动不稳定的六方金属相和振动稳定的三斜绝缘相，探讨了铜原子位置涨落的电子结构及与超导的兼容性。
2024-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Robust Bain distortion in the premartensite phase of platinum substituted Ni2MnGa magnetic shape memory alloy
形状记忆和磁性记忆合金（MSMA）的预马氏体相被认为是具有保留奥氏体相对称性的马氏体相的前体状态。预马氏体相的热力学稳定性及其与马氏体相的关系仍然是一个未解决的问题，即使它是理解MSMA的功能特性的关键。在这里，我们提出明确的证据宏观对称性破缺导致强大的贝恩扭曲的premartensitic相的10%Pt取代Ni2MnGa。结果表明，强Bain畸变的预马氏体（T2）相是由另一个保持类马氏体对称性的预马氏体（T1）相通过同构相变形成的。T2相最终转变为马氏体相，在进一步冷却时具有额外的贝恩畸变。我们的研究结果表明，预马氏体相不应该被认为是一个先驱状态的立方奥氏体相的对称性保留。
2017-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Preparation and Characterization of Nano-particle Substituted Barium Hexaferrite
高密度磁纪录需要高磁导率的磁介质和小的颗粒尺寸。钡铁氧体由于其化学稳定性、较大的晶体各向异性和合适的磁特性而被认为是一种主要的候选材料。本文采用化学共沉淀法制备了六方晶系铁氧体BaFe_（12）O_（19）及其衍生物Zn-Sn取代六方晶系铁氧体。与传统的微晶玻璃相比，该方法的主要优点在于提供了足够小的颗粒尺寸用于磁纪录。我们使用X射线衍射图案证明，当用Zn-Sn组合取代六角铁氧体时，颗粒尺寸减小。这可以改善六角铁氧体作为HD磁纪录介质的磁特性
2014-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Mechanical behavior, enhanced dc resistivity, energy band gap and high temperature magnetic properties of Y-substituted Mg-Zn ferrites
本文报道了用传统的标准陶瓷工艺合成Y取代Mg-Zn铁氧体。XRD图谱证实了单相立方尖晶石结构x = 0.03和外观的第二相的YFeO 3为较高的Y含量。FESEM图像描绘了晶粒的分布，EDS光谱证实了不存在任何不需要的元素。红外光谱表明固相反应已经完成，尖晶石结构已经形成。FTIR数据以及晶格常数、体积密度和孔隙率进一步用于计算刚度常数（Cij）、弹性常数和德拜温度。所有研究的组合物的机械稳定性由Cij使用Born稳定性条件确认。脆性和各向同性的性质也确认使用泊松比和各向异性常数，分别。直流电阻率随Y含量的增加而增加。的能量带隙（Y含量增加）被发现在良好的协议与直流电阻率。从高温磁化曲线中观察到了铁磁到顺磁的相变。磁矩和饱和磁化强度随温度的升高而降低。由随温度变化的磁矩（M-T）和初始磁导率测量了居里温度（Tc），发现它们之间有很好的一致性。Tc随Y含量的增加而降低是由于阳离子的重新分布和交换耦合常数的减弱。用Arrott图分析了磁相变，发现存在二级相变。直流电阻率也证实了所制备的铁氧体也适用于高频和高温磁性器件应用。
2020-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Investigations on the Electronic Properties and Stability of Cu-Substituted Lead Apatite (LK-99) family with different doping concentrations (x=0, 1, 2)
通过从头算研究不同掺杂浓度下LK-99家族化合物的电子性质与稳定性，证实了平带存在，发现结构收缩及掺杂位点能量差异，并指出其导电性不及金属。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Stacking-Tunable Electronic Properties in Recently Synthesized Hydrogen-Substituted Graphdiyne
State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学）；Rice University（莱斯大学）；University of Brasília（巴西利亚大学）
研究通过从头计算分析了氢取代图二炔的堆叠依赖电子性质，发现其为间接半导体，具有0.89 eV带隙，为下一代纳米电子和能量收集技术提供理论支持。
2026-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Boron cage effects on Nd-Fe-B crystal structure's stability
在这项研究中，我们研究了假设的Nd-Fe-B晶体结构的结构稳定性关系，使用相关分析和t-SNE降维方法。采用元素替代法从Open Quantum Materials Database中的5967个LA-T-X主体结构中生成了149个假想的Nd-Fe-B晶体结构，其中LA表示镧系元素，T表示过渡金属，X表示轻元素B、C、N和O。通过用Nd取代所有镧系元素位点，用Fe取代所有过渡金属位点，用B取代所有轻元素位点来创建假设的晶体结构。高通量的第一性原理计算被应用于评估这些结构的相稳定性。其中20个被发现是潜在的可成形的。对轨道场矩阵（OFM）材料描述子的相关性分析表明，平均原子配位数是决定这些取代Nd-Fe-B晶体结构稳定性的关键因素。在20个被发现潜在可形成的假设结构中，有19个具有大于6.5的平均配位数。此外，OFM描述符表示的所有本地结构被集成到一个可见的空间，研究它们的特性和它们所属的晶体结构的稳定性之间的详细相关性。我们发现，不稳定的取代结构经常进行Nd和Fe的本地结构与两个突出点：低的平均配位数和完全占据B相邻原子。此外，只有三种流行的形式的B局部结构出现在所有潜在的可形成的替代结构：笼状网络，平面网络，和间隙网站。发现的关系是有希望的，以加快筛选过程中的新的可成形的晶体结构。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Structural, Energetic, Electronic, and Vibrational Properties of Boron-Substituted Tungsten Clusters
University of Mumbai（孟买大学）；Chikitsak Samuha’s Sir Satam and Lady Shantabai Patkar College of Arts and Science（Chikitsak Samuha's Sir Satam 和 Lady Shantabai Patkar 文理学院）；V.P. Varde College of Commerce and Economics（V.P. Varde 商业与经济学院）
采用密度泛函理论（B3LYP/QZVP）结合USPEX结构搜索，研究硼取代钨团簇的结构、电子和振动性质，发现硼的加入通过形成短强W-B和B-B键降低对称性、提高稳定性，并增强电子局域化和共价键特征。
2026-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin channel induced directional dependent spin exchange interactions between divacantly substituted Fe atoms in graphene
在这项研究中，我们研究了两个相同的铁原子二空位取代到石墨烯之间的孤立的磁相互作用。利用密度泛函理论，模拟了Fe原子沿扶手椅和锯齿形方向空间变化的石墨烯超晶胞的电磁性质.总的来说，我们发现，两个Fe原子之间的交换相互作用波动从铁磁反铁磁的扶手椅方向的空间距离的函数。考虑到周围碳原子引起的磁矩和费米能级上态密度的增加，我们认为Fe原子之间的交换作用可能是RKKY型的.此外，我们检查了Fe原子沿石墨烯中之字形方向的相同相互作用，没有发现RKKY相互作用的证据，因为该系统显示了过渡金属杂质之间的标准超交换。因此，我们确定Fe取代的石墨烯产生方向依赖的自旋相互作用，这可能为石墨烯的自旋电子和多功能器件和应用提供稳定性。
2019-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic properties of Sn-substituted Ni-Zn ferrite:synthesized from nano-sized powders of NiO, ZnO, Fe2O3 and SnO2
采用标准固相反应技术，以纳米粉体为原料，合成了一系列Ni0.6-x/2Zn0.4-x/2SnxFe 2 O 4（x = 0.0，0.05，0.1，0.15，0.2和0.3）（NH 4FO）铁氧体复合材料。用X射线衍射仪（XRD）对所研究的样品进行了观察，发现其均为尖晶石立方结构。由磁滞回线计算了样品的饱和磁化强度（Ms）、剩磁（Mr）、矫顽场（Hc）和玻尔磁子（B）等磁性参数。发现Ms的值随着样品中Sn含量的增加而减小。这一变化已成功地解释了由于Sn在不同位置的替代A-B相互作用强度的变化。所制备的铁氧体复合材料的组成稳定性和质量也已通过在宽范围的频率区域内相当恒定的初始磁导率（f）得到认可。随着Sn含量的增加，观察到f的下降趋势。居里温度（TC）随着Sn含量的增加而增加。广泛的扩展频率应用范围表明，NRFO可以被认为是一个很好的候选人，用于宽带脉冲Transformer和宽带视频记录读写头。用已有的理论解释了x = 0.05时的反常行为。
2017-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic permanent magnetic characteristics beyond Ce2Co17 with Ce/Co substitutions
通过对六方晶系Ce 2 Co 17的小易轴磁晶各向异性能（MAE）的理解，尝试通过用合适的元素对Ce/Co进行位置选择性替代掺杂来改善各向异性，从而获得更好的高能永磁体特性。采用全势线性缀加平面波（FPLAPW）方法，在广义梯度近似（GGA）下，对Ce 2Co 17及其相关取代化合物的电子和磁性进行了计算. Sm取代的化合物使用库仑校正的GGA（GGA+U）模拟，以提供更好的代表性的能带，由于强相关的Sm-f电子。所有取代化合物的生成能均为负值，表明其结构稳定。的替代，Zr的替代在Co哑铃网站增强单轴各向异性Ce 2Co 17。此外，Sm-取代Ce-2c网站有利于增量MAE，而La-取代在2b-和2c-网站耗尽Ce 2Co 17中的微小MAE。这些观察到的趋势，在MAE已被审查的贡献，从各种电子状态。最后，Ce 2 Zr 2Co 15和SmCeCo 17被预见为用于设计源自六方Ce 2Co 17的晶格结构的永磁体的合适材料。
2018-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Phase Stability of Lead Phosphate Apatite Pb$_{10-x}$Cu$_{x}$(PO$_{4}$)$_{6}$O, Pb$_{10-x}$Cu$_{x}$(PO$_{4}$)$_{6}$(OH)$_{2}$, and Pb$_{8}$Cu$_{2}$(PO$_{4}$)$_{6}$
本文用 DFT 总能量与声子计算评估 LK-99 相关磷酸铅磷灰石的稳定性，发现 Cu 取代相不在基态凸包且结构存在声子失稳，并预测新相及可行合成路径。
2023-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Explainable Machine Learning for Materials Discovery: Predicting the Potentially Formable Nd-Fe-B Crystal Structures and Extracting Structure-Stability Relationship
新的Nd-Fe-B晶体结构可以通过LATX主体结构的元素取代形成，包括镧系元素LA、过渡金属T和轻元素X作为B、C、N和O。然后将收集的5967个三元LATX材料样品用作主体结构。对于每个主体晶体结构，通过用Nd取代所有镧系元素位点、用Fe取代所有过渡金属位点、用B取代所有轻元素位点来产生取代晶体结构。高通量的第一性原理计算被应用于评估新创建的晶体结构的相稳定性，其中20个被发现是潜在的可成形的。基于监督和无监督学习技术的数据驱动方法被应用于估计新创建的NdFeB晶体结构的稳定性和分析结构稳定性关系。为了预测新创建的NdFeB结构的稳定性，三个监督学习模型，核岭回归，逻辑分类和决策树模型，从LATX主机晶体结构中学习;模型分别达到70.4%和68.7%的最大准确率和召回率。另一方面，我们提出的基于描述符相关性分析和高斯混合模型集成的无监督学习模型的准确率和召回率分别达到72.9%和82.1%，显着优于有监督模型。在捕捉和解释NdFeB晶体结构的结构稳定性关系时，无监督学习模型表明，平均原子配位数和Fe位的配位数是决定新取代NdFeB晶体结构相稳定性的最重要因素。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Suppressing initial capacity fade in Li-rich Li$_5$FeO$_4$ with anionic redox by partial Co substitution
随着储能技术的日益发展，锂离子电池需要高容量的正极材料。最近，富Li缺陷抗萤石Li $_5$ FeO $_4$已经作为高容量阴极材料出现，其表现出同时的阴离子和阳离子氧化还原而没有显著的氧释放。但是在循环过程中遭受不可逆的结构变化和容量衰减。在这里，我们调查的抑制容量衰减报告在Co取代Li $_5$ FeO $_4$和建立最佳性能，通过调整的浓度和氧化态的Co。我们取代了Co在Fe网站，并进行了详细的分析，结构，磁性，电子和电化学性能，使用第一性原理密度泛函理论计算。扩展的稳定性和抑制容量衰减被发现只有在特定的组合物中取决于Co/Li浓度和氧化态的Co。背后的原因抑制容量衰减在Co取代的系统已被揭露的基础上的键合分析，并提出了作为一种策略，以抑制电压衰减在富锂材料由于过渡金属迁移。从热力学稳定性和电子结构的评价，发现Li $_{5.5}$ Fe $_{0.5}$ Co $_{0.5}$ O $_4$、Li $_5$ Fe $_{0.25}$ Co $_{0.75}$ O $_4$和Li $_{4.5}$ Fe $_{0.5}$ Co $_{0.5}$ O $_4$表现出比Li $_5$ FeO $_4$更好的导电性。所有这些系统具有在3至5V范围内的电压，并且表现出具有约0.3eV的扩散势垒高度的三维Li扩散路径。从Li $_5$ Fe $_{0.25}$ Co $_{0.75}$…
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Adsorption and absorption of Boron, Nitrogen, Aluminium and Phosphorus on Silicene: stability, electronic and phonon properties
采用密度泛函理论的从头计算方法研究了B、N、Al或P原子对石墨烯类单层硅-硅烯的化学功能化。报道了它们的结构、电子、磁性和振动性质。B、N、Al和P原子的最佳吸附位置分别为谷位、桥位、谷位和丘位。所有的放松系统与吸附/取代原子表现出金属行为与强键的B，N，Al，和P原子伴随着可观的电子转移从硅烯的B，N和P吸附原子/取代基。铝原子表现出相反的电荷转移，与n型掺杂的硅烯和较弱的键合。吸附原子/取代基在硅烯的声子谱中诱导特征分支，这可以通过拉曼测量来探测。利用分子动力学，我们发现所研究的系统至少在T = 500 K时是稳定的。我们的研究结果表明，硅烯具有非常活性和功能化的表面。
2013-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Stability, Magnetic Anisotropy, and Coercivity of $τ$-L$1_0$ MnAl: Machine Learning, $\textit{Ab Initio}$, and Micromagnetic Modeling
本文通过Fe和Ni部分取代MnAl中的Mn和Al位点，结合DFT、CGCNN机器学习与微磁学建模，提出并验证了一种提高τ-L1₀ MnAl相稳定性、磁各向异性和矫顽力的方法，其中50% Fe取代的等原子相性能提升最为显著。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Bi-substitution on Structural Stability and Improved Thermoelectric Performance of p-type Half-Heusler TaSbRu: A First-principles Study
最近，Fang等人从第一性原理预测了TaSbRu合金在1200 K时的高ZT为1.54，而没有考虑自旋轨道相互作用、精确的电子结构、声子散射的细节和能量依赖的空穴弛豫时间。在这里，我们报告的Bi取代的p型TaSbRu的结构稳定性和热电性能的第一性原理计算考虑这些重要参数的细节。这种间接带隙半导体（由TB-mBJ+SOC得到Eg=0.8 eV）具有高度色散和简并的价带，这导致在300 K下的最大功率因数为3.8 mWm-1 K-2。由于Sb-5 p对带隙形成的贡献很小，因此Bi在Sb位置上的取代不会引起电子结构的显著变化。尽管由于带隙、电导率的轻微变化，塞贝克系数增加了Bi，因此功率因数在300 K（50%Bi）下降低到~3 mW m-1 K-2。另一方面，晶格热导率从20 W/m K有效地下降到5，因为Bi在声学声子区域中引入了显著的贡献并增强了声子散射。因此，通过Bi取代，ZT值得到改善，在1200 K下从仅0.45（纯TaSbRu）达到1.1（50%Bi）。因此，本研究提出了如何改善Sb基半Heusler化合物的TE性能，TaSbRu（含50% Bi）是一种有前途的高温应用材料。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the charge ordered phase in $κ$-D$_3$(Cat-EDT-TTF/ST)$_2$: Stability of $π$-electron deuterium coupled ordering in hydrogen-bonded molecular conductors
采用第一性原理密度泛函理论~（DFT）方法研究了氢键分子导体$κ$ -D $_3$（Cat-EDT-TTF）$_2$及其硒取代类似物$κ$ -D $_3$（Cat-EDT-ST）$_2$的电子和结构性质.在这些化合物中，$π$ -电子系统中的电荷有序化与形成氢键的氘中的位移有序化耦合，在高温相中由两个氧均等地共享。虽然在标准DFT方法的基础上的广义梯度近似的结构优化未能再现的电荷有序（CO）相的结构稳定性，我们表明，混合功能的海德，Scuseria，和Ernzerhof可以再现CO相的结构特征，由于更本地化的性质的波函数。此外，使用的能力的混合功能来预测的电子和结构特性，我们发现了一个稳定的非中心对称的CO相与另一种模式的氘排序。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of Fe and Co substitution on martensitic stability, elastic, electronic and magnetic properties of Mn$_2$NiGa: insights from \textit{ab initio} calculations
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）研究了Fe和Co掺杂对磁性形状记忆系统Mn $_{2}$ NiGa马氏体相稳定性以及力学、电学和磁学性能的影响.通过计算电子结构、力学性质和磁交换参数，研究了Fe和Co在不同晶位取代后这些方面的演变。我们发现，随着Fe/Co含量的增加，Mn $_{2}$ NiGa的马氏体相逐渐失稳，这是由于占据晶体学等价位置的Ni和Mn原子的少数自旋杂化减弱。从弹性模量和电子结构的变化中理解相对结构稳定性和组成变化之间的相互作用。我们发现，弹性剪切模量C $^{\prime}$可以被认为是替代的Mn $_{2}$ NiGa的马氏体相变温度的组分依赖性的预测。Mn $_{2}$ NiGa的磁性被发现大大改善的替代，由于更强的铁磁相互作用的化合物。由于取代，在少数自旋态密度中逐渐变弱（变强）的Jahn-Teller畸变（共价键合）导致这些化合物中的半金属状间隙，从而在取代完成时产生具有高自旋极化的材料。Ga位的取代导致两个新的化合物Mn $_{2}$ NiFe和Mn $_{2}$ NiCo具有非常高的磁矩和居里温度。因此，我们的工作表明，虽然取代不稳定的马氏体相在Mn $_{2}$ NiGa，新的磁性材料具有非常好的磁参数和潜在的有用的新的磁性应用程序可以获得。
2017-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Hole-Trapping States in Solution-Processed Copper(I) Thiocyanate (CuSCN) and Defect-Healing by I$_2$ Doping
本研究通过X射线吸收光谱揭示溶液法制备的CuSCN中SCN空位导致空穴俘获态，并提出I$_2$掺杂策略，以I$^-$替代缺失配体修复缺陷，使空穴迁移率提升五倍以上，并改善器件稳定性。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phase diagram of Fe-doped Ni-Mn-Ga ferromagnetic shape-memory alloys
通过系统地用Fe取代Ni-Mn-Ga系磁性记忆合金中的各个原子物种，研究了Fe的加入对合金结构和磁性转变的影响。量热和交流磁化率测量已进行，以研究磁性和结构的转变性质。我们发现，添加Fe修改的结构和磁性转变温度。当Fe被置换到Ni-Mn-Ga中时，磁转变温度被移位到较高的值，而马氏体和预马氏体转变温度被移位到较低的值。此外，已经发现，在四元体系中，每个原子的电子浓度基本上决定了相稳定性。然而，所观察到的转变温度与$e/a$的缩放不同于在相关的三元系统Ni-Mn-Ga中报道的。
2008-04-08 cond-mat.mtrl-sci
$β$-Ga$_2$O$_3$(001) surface reconstructions from first principles and experiment
Institut für Physik and CSMB, Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学物理系与CSMB）；The Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.（柏林研究联合体莱布尼茨保罗·德鲁德固体电子学研究所）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung (IKZ)（莱布尼茨晶体生长研究所）
研究通过第一性原理计算和实验观测，揭示β-Ga₂O₃(001)表面重构的稳定性及In替代效应，发现新的1×2重构结构。
2026-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Surface structures of the magnetostrictive D03-Fe3Ga(001)
采用第一性原理总能量计算和实验测量相结合的方法研究了磁致伸缩Fe 3Ga合金的表面重构。通过压缩和拉伸其晶格参数，在体中评估了磁致伸缩行为。结果表明，两个几何稳定的表面，1x 1和3x 1重建。1x 1是理想的FeGa终止表面，而3x 1也是FeGa终止的，但它具有每三个晶胞由Ga原子取代的第一层Fe原子，形成条纹状畴图案。Tersoff-Hamann扫描隧道显微镜模拟，并与实验结果进行了比较。我们发现理论和实验之间有很好的一致性，其中行之间的距离为~1.23 nm。衬底诱导的应变增加了3x 1重构的稳定性。在这里，我们已经证明，Ga/Fe原子交换导致的条纹状域图案。磁致伸缩Fe 3Ga合金上存在的原子重构的澄清是对其表面的理解的重要一步，并且由于在不同衬底上生长时存在的垂直磁各向异性效应，将该系统作为垂直磁隧道结的一部分使用的潜在候选者。
2020-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry and structure of carbon-nitrogen complexes in gallium arsenide from infrared spectroscopy and first-principles calculations
从理论和实验两方面研究了GaAs中的类分子碳氮复合物。傅里叶变换红外吸收（FTIR）光谱检测到的两个特征高频拉伸模式在\num{1973}和\SI{2060}{cm^{-1}}，出现在碳和氮注入和退火层。从同位素取代推断，基础配合物的化学组成分别为CN $_2$和C $_2$ N。压电光谱FTIR测量结果表明，这两个中心具有四面体对称性。对于密度泛函理论（DFT）计算线性实体取代的阴离子，与轴取向沿\hkl<100>方向，根据实验确定的对称性。密度泛函理论计算支持GaAs基质晶体中线性N-C-N和C-C-N复合物在$+3$到$-3$电荷态范围内的稳定性。配合物的价键进行了分析，使用从DFT的类分子轨道。事实证明，内部键和与晶格的键基本上与电荷状态无关。计算的振动模式频率接近实验值，精确地再现了FTIR实验的同位素质量分裂。最后，生成能表明，在热力学平衡下CN $_2$比C $_2$ N更稳定。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Structural transformation and magnetic properties of (Fe$_{0.7}$Co$_{0.3}$)$_2$B alloys doped with 5$d$ elements: A combined first-principles and experimental study
针对无稀土永磁材料需求，结合第一性原理与实验研究掺杂W、Re的(Fe$_{0.7}$Co$_{0.3}$)$_2$B合金，发现Re掺杂可提升磁晶各向异性、稳定非晶相并改善热稳定性，为相关永磁材料研发提供参考。
2022-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Sn/Ge substitution in ((C$_\textrm{n}$H$_{2\textrm{n}-1}$NH$_3$)$_2$PbI$_4$; n=3): An emerging 2D layered hybrid perovskites with enhanced optoelectronic properties$^†$
本研究探讨了Ge/Sn取代和Pb空位对2D层状杂化钙钛矿结构稳定性、光电性质及太阳能电池效率的影响，发现Sn取代能更有效地替代有毒的Pb并提升材料性能。
2022-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Structural Insights and Advanced Spectroscopic Characterization of Thiazolothiazoles: Unveiling Potential for Optoelectronic and Sensing Applications
本研究通过X射线晶体学、光谱及同步辐射分析，揭示了噻唑并噻唑的结构特征与光电性质，为其在智能电子和光电器件中的应用提供了基础。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Metallization and Spin Fluctuations in Cu-doped Lead Apatite
该研究通过电子结构和磁性分析，发现铜掺杂铅磷灰石中形成局域Cu-O能带及铁磁耦合磁矩簇，基态为磁性半导体，且因缺乏长程磁序而呈现自旋玻璃特征。
2023-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Influence of Se doping in recently synthesized NaInS2-xSex solid solutions for potential thermo-mechanical applications studied via first-principles method
本文采用密度泛函理论研究了NaInS_（2-x）Sex（x = 0，0.5，1.0，1.5和2.0）化合物的结构和迄今尚未探索的热性能和力学性能。此外，还研究了不同Se含量时NaInS_（2-x）Sex的弹性各向异性指数和硬度。研究中的所有化合物的机械稳定性已得到证实。剪切模量与体积模量之比（G/B）低，表明NaInS 2-xSex（x = 0.5和1.5）化合物表现出耐损伤（延展性）性质，而其余组合物本质上是脆性的。预测的硬度（H）值也受Se含量的影响，其顺序为：H（NaInSSe）> H（NaInS 2）> H（NaInSe 2）> H（NaInS1.5Se0.5）> H（NaInS0.5Se1.5）。所有的各向异性指数研究表明，NaInS 2-xSex化合物是各向异性的性质。Mulliken键布居分析表明，当S被Se取代时，In-S/Se键的共价程度降低。通过考虑化合物的平均原子量（M/n）和平均键强度成功地解释了低德拜温度（ΘD）和低最小热导率（Kmin）的起源。利用准调和德拜模型估算了热容（Cv，Cp）和线性热膨胀系数（α）的温度依赖性，并进行了讨论。低的Kmin、ΘD和α值以及损伤容限行为清楚地表明，NaInS 2-xSex（x = 0.5和1.5）化合物可以用作用于高温应用的有希望的热障涂层材料。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and structural characterization of Sb-doped TiFe2Sn Heusler compounds
Heusler化合物形成许多种类的金属间化合物，其包括两个家族的组合物ABC和AB 2C，通常分别称为半Heusler化合物和全Heusler化合物。鉴于其可调的电子特性，通过调整化学成分成为可能，这些材料目前被认为可能用于可持续技术，如太阳能和热电转换。根据理论预测，Sb取代的TiFe 2Sn全Heusler化合物被认为产生能带结构的修改，应该提高热电功率因数。在这项工作中，我们测试了这种重掺杂化合物的相稳定性和结构和微观结构特性。采用电弧熔炼法制备了TiFe 2Sn（1-xSbx）（x= 0，0.1，0.2和1.0）多晶样品，并进行了退火处理。通过X射线粉末衍射和显微镜分析进行的结构表征证实了在所有样品中形成了Heusler AB 2C结构（cF 16，Fm-3 m，原型：MnCu 2Al），其中仅具有少量的第二相并且仅与标称化学计量略有偏差。随着Sb取代的增加，我们发现晶格参数的稳定降低，确认置换发生在Sn位点。相当不寻常的是，铸造样品表现出更高的晶格收缩比退火的。完全取代的x=1.0化合物，再次采用MnCu 2Al结构，不形成化学计量相，并被证明是强烈的Fe deficient.The在室温下的物理行为表明，随着温度的升高退火是有益的电和热电输运。此外，与未掺杂的x=0样品相比，我们测量到x=0.1样品中的电学和热电性质的轻微改善和x=0.2样品中的抑制。
2018-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Structure, Thermodynamics, and Raman Spectroscopy of Rhenium-Doped Bulk MoS$_2$ from First Principles
已知用Re掺杂MoS $_2$可改变电子、结构和摩擦学性质。Re掺杂的MoS $_2$以前主要以单层或少层形式进行研究，但也可以与多层或块体形式的应用相关。在这项工作中，我们使用密度泛函理论来探讨的结构，相稳定性，和拉曼光谱的块体Re掺杂的MoS $_2$。我们认为Re掺杂剂存在于不同位置的可能性，并提供实验上可区分的最有可能的网站的特性：Mo-取代和四面体（T-）插层。我们演示和基准的一般方法来计算拉曼光谱的掺杂材料与金属态密度使用原子拉曼张量从原始材料。将该方法应用于金属Re掺杂结构，我们发现拉曼活性峰的特征位移取决于Re掺杂剂位置：在t-插入的情况下，A PDMATHAMN和E $_{\rm 2g}^1$峰的红移与A $_{\rm 1g}$的红移和E的蓝移（有时伴随着较小的红移峰）对于Mo取代情况下的E $_{\rm 2g}^1$峰，其可用于识别实验样品中的掺杂剂位置。我们分析的相互作用引起这些变化。
2022-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Design of Sn-doped cadmium chalcogenide based monolayers for valleytronics properties
本文设计了Sn掺杂的CdX（X=S、Se、Te）六方平面单层，发现Sn掺杂显著增强谷处自旋劈裂并提高Berry曲率，且材料稳定、合成可行，适合谷电子学应用。
2023-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Engineering the electronic, magnetic, and optical properties of GaP monolayer by substitutional doping: a first-principles study
本文通过第一性原理系统研究了替位掺杂对GaP单层电子、磁性和光学性质的调控，发现掺杂可实现间接-直接带隙转变、诱导磁性及半金属性，并表明该材料在纳米电子、自旋电子和光电子等领域具有广泛应用潜力。
2023-09-23 cond-mat.mtrl-sci
