The interaction between substitutional nitrogen atoms in graphene is studied by performing first principles calculations. The nearest neighbor interaction between nitrogen dopants is highly repulsive because of the strong electrostatic repulsion between nitrogen atoms, which prevents the full phase separation in nitrogen doped graphene. Interestingly, there are two relatively stable nitrogen-nitrogen pairs due to the anisotropy charge redistribution induced by nitrogen doping. We reveal two stable semiconducting ordered N doped graphene structures C3N and C12N through the cluster expansion technique and particle swarm optimization method. In particular, C12N has a direct band gap of 0.98 eV. The heterojunctions between C12N and graphene nanoribbons might be promising organic solar cells.
Alloy Stabilized Wurtzite Ground State Structures of Zinc-Blende Semiconducting Compounds
用价力场模型和密度泛函理论计算了A $_x$ B $_{1-x}$ C纤锌矿（WZ）合金的基态结构，其中$x=$分别为0.25，0.5和0.75.结果表明，基态WZ合金的应变能和形成焓总是比相应的锌基合金低。因此，我们建议通过合金化可以稳定WZ相。这一新的想法得到以下事实的支持：WZ AlP $_{0.5}$ Sb $_{0.5}$、AlP $_{0.75}$ Sb $_{0.25}$、ZnS $_{0.5}$ Te $_{0.5}$和ZnS $_{0.75}$ Te $_{0.25}$合金在最低能量结构中比相应的ZB合金更稳定。据我们所知，这是合金采用与两个母相不同的结构的第一个例子。
Microstructural origin of the simultaneous enhancements in strength and ductility of a nitrogen-doped high-entropy alloy
Soochow University（苏州大学）；Research Institute of Aero-Engine, Beihang University（北京航空航天大学发动机研究院）；Center for Advancing Materials Performance from the Nanoscale (CAMP-Nano) and Hysitron Applied Research Center in China (HARCC), and Center for Alloy Innovation and Design (CAID), State Key Lab for Mechanical Behavior of Materials, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学材料行为科技重点实验室、纳米尺度材料性能提升中心（CAMP-Nano）、海塞特中国应用研究中心（HARCC）及合金创新与设计中心（CAID））；Max Planck Institute for Sustainable Materials（马普可持续材料研究所）；Institute for Materials Science, University of Stuttgart（斯图加特大学材料科学研究所）；ICAMS, Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学综合材料与结构科学研究所）；State Key Laboratory of Powder Metallurgy, School of Materials Science and Engineering, Central South University（中南大学材料科学与工程学院粉末冶金国家重点实验室）；Department of Materials, Royal School of Mine, Imperial College London（帝国理工学院皇家矿业学院材料系）
Indian Institute of Technology Palakkad（印度理工学院帕拉卡德分校）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Central University of Haryana（哈里亚纳邦中央大学）；Indian Institute of Science Education and Research, Thiruvananthapuram（印度科学教育与研究机构，特鲁万得琅校区）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research（UGC-DAE科学研究联盟）；Bhabha Atomic Research Centre（巴哈原子研究中心）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
Interstitial Fe-Cr alloys: Tuning of magnetism by nanoscale structural control and by implantation of nonmagnetic atoms
使用密度泛函理论，我们进行了一个完整的原子弛豫的散装铁氧体与12.5%的浓度的单原子间隙Cr周期性地位于bcc Fe $_α$细胞的边缘。我们表明，在这种人工设计的合金结构弛豫导致显着的原子位移，并在形成新的高度稳定的配置与平行链的八面体排列的铁的结果。这种类型的合金的低对称金属状态下的增强的磁极化可以通过额外包含诸如氮的非金属杂质来外部控制。我们讨论了生成的间隙合金在自旋电子器件中的可能应用，并建议将其作为新型耐用不锈钢的基础。
Magnetic hardness of hexagonal and orthorhombic Fe$_{3}$C, Co$_{3}$C, (Fe-Co)$_{3}$C, and their alloys with boron, nitrogen, and transition metals: A first-principles study
本研究利用 FPLO 密度泛函计算系统考察六方和正交 Fe-Co 碳化物及其 B、N、过渡金属合金的磁性质，识别出硬磁候选材料并首次揭示 MAE 的近等电子规律。
Unidirectional Rashba Spin Splitting in Single Layer WS$_{2(1-x)}$Se$_{2x}$ alloy
二维层状半导体材料，如过渡金属二硫属化物（TMD），由于其可调的带隙、有趣的自旋谷物理、压电效应和潜在的器件应用，引起了人们的广泛关注。本文研究了单层WS $_{1.4}$ Se $_{0.6}$合金的电子性质。该合金的电子结构，探讨使用角分辨光电子能谱，显示出明确的价带结构的各向异性，其特征在于两个抛物面在一个方向上的k-空间由一个恒定的面内矢量移动。这种带分裂是一个单向的Rashba自旋分裂与相关的巨Rashba参数为2.8 - 0.7 eV的签名。角分辨光电子能谱与压电力显微镜的结合突出了这种巨大的单向Rashba自旋分裂和合金中存在的面内极化之间的联系。WS $_{1.4}$ Se $_{0.6}$合金的这些独特的各向异性性质可以与由于S和Se原子之间的不同尺寸和电负性在生长过程中诱导的局部原子有序性有关。这种扭曲的晶体结构结合所观察到的宏观拉伸应变，证明了由光致发光，显示电偶极子与一个强大的面内组件，如所示的压电显微镜。在这种二维材料中，半导体性质、面内自发极化和巨大的面外Rashba自旋分裂之间的相互作用在下一代电子学、压电电子学和自旋电子学器件中具有广泛的应用潜力。
The influence of nitrogen ion implantation on the microstructure and chemical composition of a thin layer on the biodegradable Zn-0.8Mg-0.2Sr substrate
Peripheral Nitrogen Topology as a Defect-Chemical Switch for Electronic and Magnetic States in Graphene: A First-Principles Study of Pyridinic, Pyridazinic, Pyrrolic, and Pyrazolic Configurations
Bangladesh University of Engineering and Technology（孟加拉国工程与技术大学）；University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
Exchange interactions and Curie temperatures in Cr-based alloys in Zinc Blende structure: volume- and composition-dependence from first-principles calculations
本文计算了Cr基磷属元素化物和硫属元素化物CrX（X=As，Sb，S，Se和Te）以及混合合金CrAs $_{50}$ X $_{50}$（X=Sb，S，Se和Te）的交换作用和居里温度。计算了Zn Blende（ZB）结构的12个晶格参数值（5.44 ~ 6.62 μ m），适用于一些典型的II-VI族和III-V族半导体衬底。电子结构是通过原子球近似（ASA）中的线性松饼-锡-轨道（LMTO）方法计算的，使用空球来优化ASA相关误差。必要时，使用该方法的全电位版本FP-LMTO对结果进行验证。采用相干势近似（CPA）方法研究了CrAs $_{50}$ X $_{50}$（X=Sb，S，Se，Te）合金中As亚晶格的无序效应.交换相互作用的合金的铁磁（FM）的参考状态，以及无序的本地矩（DLM）状态使用线性响应方法计算。然后，这些结果被用来估计居里温度从低和高温侧的铁磁/顺磁转变。居里温度的估计提供，平均场和更准确的随机相位近似的基础上。占主导地位的反铁磁交换相互作用的一些低的值的晶格参数的FM参考状态CrS，CrSe和CrTe促使我们寻找这些系统的反铁磁（AFM）配置的能量低于相应的FM和DLM值。有限数量的AFM计算的结果进行了讨论，确定AFM[111]状态作为这些情况下的基态的可能候选者。
Sustained phase separation and spin glass in Co-doped K$_{x}$Fe$_{2-y}$Se$_{2}$ single crystals
本文研究了KPDMATHABMM Fe $_{2-y-z}$ Co $_{z}$ Se $_{2}$（0.06 $\leq$ $z$ $\leq$ 1.73）单晶合金中Co的替代效应。通过3.5%的Co掺杂抑制了超导电性，而半导体K $_{2}$ Fe $_{4}$ Se $_{5}$和超导/金属K $_{x}$ Fe $_{2}$ Se $_{2}$的相分离仍然存在。结果表明，超导相（条纹相）的排列和分布与K、Fe和Co原子的排列有关。半导体自旋玻璃被发现在超导状态附近，持续大的Co浓度。在高Co浓度下，在自旋玻璃上方出现铁磁金属态。这与条形导电相的晶胞、排列和连通性的变化相一致。
Multiproperty Atomistic Characterization of a Synthesized Pyrazinic Nitrogen-Doped Porous Armchair Graphene Nanoribbon
Laboratory of NanoEngineering, College of Technology, University of Brasília（巴西利亚大学技术学院纳米工程实验室）；Graduate Program in Physics, Institute of Physics, University of Brasília（巴西利亚大学物理研究所物理研究生项目）；Center for Agri-Food Science and Technology, Federal University of Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学农业食品科学与技术中心）；Institute of Physics, Federal University of Rio Grande do Norte（北里奥格兰德联邦大学物理研究所）；Department of Applied Physics, Gleb Wataghin Institute of Physics, University of Campinas（坎皮纳斯大学格列布·瓦塔金物理研究所应用物理系）；Department of Electrical Engineering, College of Technology, University of Brasília（巴西利亚大学技术学院电气工程系）
Insulating titanium oxynitride for visible light photocatalysis
我们提出了一种系统的方法来获得各种形式的绝缘氮氧化钛Ti $_{n}$ N $_{2}$ O $_{2n-3}$，我们进行了详细的研究，它的$n=2$情况下，Ti $_{2}$ N $_{2}$ O。在密度泛函理论（DFT）和GW近似的框架下，我们研究了Ti $_{2}$ N $_{2}$ O的能量学和电子结构，并将这些结果与原始的和氮掺杂的TiO $_{2}$进行了比较.我们发现，Ti $_{2}$ N $_{2}$ O是半导体的计算带隙为1.81 eV，这是显着小于原始TiO $_{2}$金红石（3.14 eV）或金红石（3.55 eV）。此外，Ti $_{2}$ N $_{2}$ O的带隙的减小不是通过降低导带最小值而是通过升高价带最大值来实现的。因此，所提出的Ti $_{2}$ N $_{2}$ O具有用于水裂解的合适的带边对准。最后，总能量计算表明Ti $_{2}$ N $_{2}$ O比氮掺杂TiO $_{2}$更容易合成。基于这些结果，我们提出Ti $_{2}$ N $_{2}$ O是一种很有前途的可见光催化材料。
Endohedral Derivatives of the Recently Synthesized Two-Dimensional Fullerene Networks: Electronic and Optical Insights from First-Principles Calculations
BN Doping in the Realm of Two-Dimensional Fullerene Network for Unparalleled Structural, Electronic, Optical, and HER Advancements: A Cutting-Edge DFT Investigation
Al$_{5+α}$Si$_{5+δ}$N$_{12}$, a new Nitride compound
本文报道了在硅气氛下，在1350 $^\circ$ C ~ 1550 $^\circ$ C温度范围内，通过退火AlN异质外延层，合成新的氮化物基化合物。通过高分辨率扫描透射电子显微镜（HRSTEM），能量色散X射线（EDX）光谱和密度泛函理论（DFT）计算研究了该化合物的结构和化学计量。所确定的结构是母纤锌矿AlN晶体的衍生物，其中阴离子亚晶格完全被N原子占据，阳离子亚晶格是沿2个不同平面的堆叠<0001>。第一个显示出$\times$ 3周期性，<10-10>以及1/3的位点是空的。阳离子亚晶格中的其余位点被相同数量的Si和Al原子占据。假设半导体合金预期具有宽带隙，提出了一系列化学计量，Al $_{5+α}$ Si $_{5+δ}$ N $_{12}$，其中$α$在0和1/3之间，$δ$在0和1/4之间。
