Vibrational modes as the origin of dielectric loss at 0.27$\unicode{x2013}$100 THz in a-SiC:H
本研究针对毫米-亚毫米波段介电损耗起源不明的问题，通过超导微带谐振器与傅里叶变换光谱测量a-SiC:H薄膜的宽频损耗，证实10 THz以上振动模式是其200 GHz以上频段损耗的主要来源，为超导集成电路的低损耗介质研发提供依据。
2025-05-18 astro-ph.IM 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
Distinction of disorder, classical and quantum vibrational contributions to atomic mean-square amplitudes in dielectric pentachloronitrobenzene
研究了五氯硝基苯（PCNB）的固态分子无序及其在介电性质异常中的作用。采用原子均方位移参数的简正坐标分析（NCA）来区分无序贡献与经典和量子力学振动贡献。分析依赖于多温（5-295 K）单晶中子衍射数据。从ADP的温度依赖性中提取的振动频率与THz光谱数据吻合得很好。这项工作所揭示的静态无序方面，主要是倾斜和位移的分子，与相应的结果从以前的，更深入和耗时的蒙特卡罗模拟;他们的显着的调查结果再现这项工作，表明更快的NCA方法提供了可靠的约束漫散射的解释。PCNB的介电性能，因此可以合理化的解释的温度依赖性ADP的热运动和分子无序。在NCA方法中使用原子位移参数仍然受制于可靠的中子数据。这项研究的成功表明，国家的最先进的单晶劳厄中子衍射提供足够快的准确数据，这种类型的研究。总的来说，这项工作的验证为有机材料中固态分子无序的众多研究开辟了领域。
2011-11-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of vibrational spectra of CdSe/CdS superlattices
采用第一性原理密度泛函理论计算了不同层厚的CdSe/CdS超晶格的振动光谱。结果表明，随着折叠的声学和限制的光学模式，一些限制的声学模式出现在SL。在具有最小厚度的一个层的结构中，出现类似于晶体中的局部模式和间隙模式的微观界面模式。分析的投影SL中的振动模式的本征向量的正交基的正常模式在二元化合物，使建立这些振动模式的形成的细节，特别是，以确定程度的声和光模式的混合。在CdSe/CdS SL和CdSe/CdS纳米片的振动模式的频率的比较，使分离的影响，在纳米片的振动频率上的尺寸量子化和表面弛豫。
2023-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Structural and dielectric properties of Pb(1-x)(Na0.5Sm0.5)xTiO3 ceramics
讨论了钙钛矿结构Pb（1-x）（Na_（0.5）Sm_（0.5））_xTiO_3（PNST - x）多晶粉末中铁电-顺电相变的结构与振动性质之间的相关性。取代导致四方性降低，这与相变向较低温度的转变有关。相变的性质随着取代的增加而扩散。
2017-02-27 cond-mat.mtrl-sci
The relation between stretched-exponential relaxation and the vibrational density of states in glassy disordered systems
已知非晶态固体或玻璃在它们的几个宏观可观测量中在宽的时间间隔上表现出拉伸指数衰减：中间散射函数、介电弛豫模量、时间弹性模量等。在这封信中，我们表明，介电弛豫的例子，拉伸指数弛豫密切相关的玻璃特有的晶格动力学。通过重新制定的洛伦兹模型的介电物质在一个更一般的形式，我们表示的介电响应作为一个函数的振动态密度（DOS）的随机组装的球形粒子与他们最近的邻居和谐地相互作用。令人惊讶的是，我们发现，接近玻璃化转变的这个系统（这符合麦克斯韦刚性转变），介电弛豫是完全一致的拉伸指数行为与Kohlrausch指数$0.56 < β< 0.65$，这是在大多数实验系统中测量指数的范围。最重要的是，拉伸指数弛豫的根本原因可以追溯到DOS中的软模式（玻色子峰）。
2017-01-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Accuracy of generalized gradient approximation functionals for density functional perturbation theory calculations
我们评估的有效性，各种交换相关泛函计算的结构，振动，介电和材料的物理性质的密度泛函微扰理论（DFPT）的框架。我们考虑五个广义梯度近似（GGA）泛函（PBE，PBESol，WC，AM 05和HTBS）以及局域密度近似（LDA）泛函。我们研究了各种各样的材料，包括半导体（硅），金属（铜），和各种绝缘体（SiO $_2$ $α$ -石英和stishovite，ZrSiO $_4$锆石，和MgO方镁石）。对于结构性质，我们发现PBESol和WC最接近实验，AM 05表现仅略差。与HTBS相比，所有三种官能度实际上都比LDA和PBE有所改善，HTBS显示出对于$α$ -石英显著失效。对于振动和折射率性质，LDA表现得令人惊讶地非常好。在大多数测试情况下，它的性能明显优于PBE，也优于WC、PBESol和AM 05功能，尽管幅度较小（并且不利于结构参数）。另一方面，HTBS表现也不佳的振动量。对于介电性质，不能提出任何泛函。它们都（i）由于众所周知的带隙问题而无法再现电子介电常数，以及（ii）倾向于高估振荡器强度（因此高估静态介电常数）。
2013-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Tunability of High-Dielectric-Constant Materials from First Principles
提出了一种基于密度泛函微扰理论的第一性原理方法，用于计算高介电常数材料的首阶可调谐性。
2002-05-30 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
First principles prediction of the Al-Li phase diagram including configurational and vibrational entropic contributions
从第一性原理计算和统计力学两方面考虑了组态熵和振动熵的影响，预测了整个Al-Li相图。通过第一性原理计算拟合团簇展开式，准确预测了不同构型在不同温度下的生成焓。每种构型的振动熵贡献由每种类型的键的键长与键刚度的关系确定，并且由蒙特卡罗模拟获得不同相的吉布斯自由能作为温度的函数。预测的相图是在良好的协议与目前公认的实验一个方面的稳定（AlLi，Al2Li3，AlLi2，Al4Li9）和亚稳（Al3Li）相，它们之间的相边界和线化合物的最高稳定温度。此外，它提供了准确的信息之间的间隙Al3Li和AlLi固溶线。最后讨论了振动熵对相图正确预测的影响。总之，该方法表明，准确的合金相图的技术利益，可以预测从第一性原理计算。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculation of vibrational Raman spectra in large systems: signature of small rings in crystalline SiO2
本文提出了一种利用密度泛函理论计算周期体系振动拉曼强度的方法。拉曼强度由电子密度矩阵相对于均匀电场的二阶导数计算。与以前的方法相比，我们的方法所需的计算工作的强度的评估是可以忽略不计的振动频率的计算所需的。作为第一个应用程序，我们研究的签名的3-和4-元环的几种多晶型SiO2的拉曼光谱，包括沸石具有102个原子每晶胞。
2002-12-04 cond-mat.mtrl-sci
First-principles theory of infrared vibrational spectroscopy in metals and semimetals: application to graphite
在含时密度泛函微扰理论的框架下，我们发展了一种从头计算方法来模拟金属体系的红外振动响应。通过引入一个广义的频率相关玻恩有效电荷张量，我们证明了金属反射率中的声子峰总是可以用Fano函数来描述，其形状由频率相关有效电荷和电子介电张量的复杂性质决定.石墨的红外振动特性，选择作为一个代表性的测试案例，基准我们的方法，被发现准确地再现。我们的方法提供了一个第一原理方案的预测和理解的红外反射光谱的金属，这可能是为数不多的可用工具的调查这些材料时，受到极高的压力条件。
2021-03-17 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
Dynamical, Vibrational, Electronic and Optical Properties in c-Si:H with Bond-Centered-Hydrogen, H Dimers and Other H Complexes
氢的引入对提高晶体硅（c-）或非晶硅（a-）的光致发光性能起着重要作用。低温质子注入c-Si和a-Si或Si膜的H掺杂在键中心位置（BCH）引入亚稳态氢，该氢随着温度的升高而解离成新的亚稳态复合物。使用从头算分子动力学，我们报告的稳定性BCH，一个方便的氢模型系统，在晶体硅和它的温度诱导的解离产物在很宽的温度范围内，其中包括接近太阳能电池的工作条件的温度。特别注意的是新实验发现的H2 ** 二聚体，和H2 * 二聚体，以及孤立的间隙氢和monoclonal。每个复合物在频谱、态密度（DOS）和介电常数的虚部中留下与实验完全一致的特征签名。所有的配合物修改附近的纯c-Si的能隙。BCH引入特征施主能级，导致DOS中刚好在本征导带下方的强峰。费米能被提高，用两个电子填充这些施主态，并在红外中的介电常数的虚部中引起强峰。H2 ** 和H2 * 二聚体在介电常数的虚部中引入低能量尾部。实验结果是重要的原位光学表征的Si膜生长，往往涉及氢。
2014-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational properties of sodosilicate glasses from first-principles calculations
在密度泛函理论的框架下研究了三种钠硅酸盐玻璃的振动性质。计算了所有系统的纯振动态密度，并将不同的振动模式分配给特定的原子或结构单元。结果表明，Na含量影响几个振动特性的$R$带的位置和强度或混合的摇摆和弯曲的原子运动的Si-O-Si桥。计算得到的拉曼光谱与实验结果一致，其分解表明非桥氧对光谱的贡献占主导地位，特别是在800 cm $^{-1}$以上的高频带.高频拉曼特征分解为解聚四面体（即$Q_n$ -单元）的振动，揭示了部分贡献的光谱形状，这些部分贡献不能用简单的高斯函数来解释，因为在处理实验获得的拉曼光谱时经常假设这些高斯函数。
2019-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent dielectric response of BaTiO3 from first principles
利用蒙特卡罗模拟研究了BaTiO 3的介电响应随温度的变化规律，重点研究了BaTiO 3在从铁电四方相到顺电立方相转变过程中的介电常数行为。
1998-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Using forces to accelerate first-principles anharmonic vibrational calculations
高能级振动计算已经被用来研究各种各样的材料使用密度泛函理论（DFT）方法的非谐性。我们发展了一种新的和有效的方法来描述强非谐系统使用振动自洽场（VSCF）方法。到目前为止，计算中最昂贵的部分是在感兴趣的区域内精确的玻恩-奥本海默（BO）能量表面的映射。在这里，我们提出了一种改进的方法，减少了计算成本的映射。在这种方法中，我们使用的数据从一组能量计算不同的振动扭曲的材料和相应的力的原子。使用能量和力的结果是氢分子的测试情况下，固体氢在高压下，包括映射的二维子空间的BO表面，和bcc相的金属锂和锆。力数据的使用使非谐计算的速度提高了40%。
2017-06-16 cond-mat.mtrl-sci
First-principles anharmonic vibrational study of the structure of calcium silicate perovskite under lower mantle conditions
硅酸钙钙钛矿（CaSiO $_3$）是下地幔的主要矿物成分之一，但与更丰富的镁基材料相比，一直是相对较少工作的主题。与CaSiO $_3$相关的主要问题之一仍然是研究的主题，是它在下地幔条件下的晶体结构-通常接受立方Pm $\bar{3}$ m结构，但有些人认为较低对称性的结构可能是相关的。本文采用完全第一性原理振动自洽场方法对下地幔底部附近地热线上不同点的几个候选结构进行了高精度非谐振动计算，以研究立方结构和相关畸变结构的稳定性。我们的结果表明，立方体结构是最稳定的整个下地幔，这一结果是强大的对热膨胀的影响。
2019-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Polar phonons and intrinsic dielectric response of the ferromagnetic insulating spinel CdCr$_2$S$_4$ from first principles
本文从第一性原理出发研究了铁磁尖晶石CdCr $_2$ S $_4$的介电性质。在LSDA+U模型下，利用冻结声子和Berry相位技术计算了带心声子和玻恩有效电荷。我们发现，所有的红外活性声子是相当稳定的立方空间群内。计算的静态介电常数与以前的测量结果吻合得很好。这些结果表明，最近观察到的异常介电行为在CdCr $_2$ S $_4$是不是由于极性模式的软化。我们建议进一步的实验来阐明这一点。
2005-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Interface-related magnetic and vibrational properties in Fe/MgO heterostructures from nuclear resonant spectroscopy and first-principles calculations
我们结合$^{57}$ Fe穆斯堡尔谱和$^{57}$ Fe核共振非弹性X射线散射（NRIXS）在纳米级多晶[bcc-$^{57}$ Fe/MgO]多层膜中，具有不同的Fe层厚度和基于层分辨密度泛函理论（DFT）的（001）取向[Fe（8 ML）/MgO（8 ML）]（001）异质结构的第一性原理计算来解开界面-多层膜系统的相关原子振动特性。在理论和实验中，我们观察到一贯增强的超精细磁场相比，散装这是与Fe/MgO界面层。NRIXS和DFT都揭示了一个强烈的纵向声学（LA）声子峰的降低，结合低能量振动态密度（VDOS）的增强，这表明界面的存在和相关的层分辨磁矩的增加导致Fe部分VDOS的剧烈变化。从实验和计算的VDOS，振动热力学性质已被确定为Fe厚度的函数，并被发现是非常好的协议。
2020-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational Signatures in the THz Spectrum of 1,3-DNB: A First-Principles and Experimental Study
了解光-物质相互作用的基本过程对于探测爆炸物和其他高能材料非常重要，这些材料在红外和太赫兹（THz）区域非常活跃。通过对多晶样品的第一性原理电子结构计算和THz光谱测量，对结构相似的1，3-二硝基苯（1，3- DNB）晶体的电子和振动晶格性质进行了全面的研究.从已报道的X射线晶体结构出发，利用周期性边界条件的密度泛函理论（DFT）对结构进行优化，并对零声子动量下的振动性质进行线性响应计算。理论上确定的正常模式同意定性与实验获得的频率范围高达2.5太赫兹和定量在更高的频率。后者的频率是由分子内的力量。我们的研究结果表明，范德华色散力需要包括在太赫兹区域，这是占主导地位的分子间模式和DFT计算中的细节敏感，以提高理论和实验之间的协议。需要改进的比较来评估和区分高能材料的分子内和分子间振动模式特征。
2016-01-12 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of the structural, electronic, vibrational and magnetic properties of C_{60} and C_{48}N_{12}: a comparative study
在这项工作中，我们对新型${\rm C}_{48}{\rm N}_{12}$氮杂富勒烯的结构、电子、振动和磁性进行了第一性原理计算。完全几何优化表明，${\rm C}_{48}{\rm N}_{12}$具有几个显著特征：每个五边形只有一个氮原子，两个氮原子优先位于一个六边形中，${\rm S}_{6}$对称性，6个独特的氮-碳键长和9个独特的碳-碳键长。${\rm C}_{48}{\rm N}_{12}$的最高占据分子轨道是$a_{g}$对称性的双简并能级，最低未占据分子轨道是$a_{u}$对称性的非简并能级。振动频率分析预测，${\rm C}_{48}{\rm N}_{12}$有总共116个振动模式：58个红外活性和58个拉曼活性模式。${\rm C}_{48}{\rm N}_{12}$的特征还在于8个$^{13}{\rm C}$和2个$^{15}{\rm N}$ NMR光谱信号。与${\rm C}_{60}$相比，${\rm C}_{48}{\rm N}_{12}$具有更强的三阶非线性光学特性，在光限幅和光子学方面具有潜在的应用前景。
2003-01-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of H vibrational excitations at a dislocation core of Pd
钯是理解氢在金属中行为的理想体系。在Pd中，H位于八面体位置和位错核心中，其充当纳米级H陷阱并形成Cottrell气氛。在位错核心附近，H在α-Pd中经历最大可能的变形。从头计算密度泛函理论计算了氢原子在α-Pd八面体位置和部分刃位错核心处陷阱位置的势能。Pd部分位错核改变了H的环境，扭曲了H-Pd键，从而改变了孤立H原子的局部势、振动光谱和非弹性形状因子。激发能的降低与实验一致，计算预测H波函数的畸变。
2010-08-06 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
Vibrational Spectra of MO (M=Sn/Pb) in Their Bulk and Single Layer Forms: Role of Avoided Crossing in their Thermodynamic Properties
我们报告从头计算的声子色散关系的体和单层的SnO和PbO。我们识别了在区中心Γ点的拉曼激活模和红外激活模。与拉曼光谱测量的实验结果一致，我们发现A1 g模的频率高于Eg模。此外，从我们的计算揭示背后的A2 u模式移动到更高的频率为SnO和PbO的单层膜的原因。我们还发现，长程库仑相互作用增强的介电常数和玻恩有效电荷在体SnO和体PbO，相比它们的单层。在这里，我们观察到避免交叉或朗道简并之间的纵向声学（LA）和低能量的横向光学（TO）模式在散装形式的SnO和PbO。此外，单层SnO也显示出低能量的拉曼模式（Eg和A1 g）的相同频率的散装。结果发现，单层SnO薄膜中的LA模和TO模之间没有交叉。有趣的是，较高的Born有效电荷和较低的介电常数增强了自力常数和M-O键间的原子间力常数。提高的力常数使单层PbO的声子模振动频率提高。我们的研究表明，由于避免了两个简并带之间的交叉，在高对称性X点附近的声子色散降低比热和振动熵在体SnO，体PbO和只有在单层SnO高达150 K。此外，Pb和氧原子之间的大质量差和层间范德华相互作用的缺乏引起了高的声子振动，这减少了两个简并能级之间的带交叉的发生。避免交叉的情况下导致较高的比热和振动熵在单层PbO在低温下。
2019-07-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on dielectric properties of NaCl crystal and ultrathin NaCl films under finite external electric field
利用第一性原理研究了NaCl晶体和NaCl薄膜在有限外电场作用下的介电性质。我们的研究结果表明，薄膜的高频介电常数不受晶体表面的有限尺寸效应的影响，并接近晶体的，而静态的是敏感的膜的厚度，由于在表面和内部的膜之间的原子配置的差异。
2004-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Structural and dielectric properties of amorphous ZrO2 and HfO2
氧化锆（ZrO 2）和氧化铪（HfO 2）是替代SiO2作为CMOS技术中的栅极绝缘体的主要候选材料。这些材料（a-ZrO 2和a-HfO 2）的非晶版本可以在硅缓冲层的顶部生长为亚稳相;虽然它们在随后的退火步骤中倾向于再结晶，但由于它们具有改善均匀性和电钝化性的前景，因此它们将受到相当大的关注。在这项工作中，我们报告我们的理论研究a-ZrO 2和a-HfO 2的第一性原理密度泛函方法。我们使用Barkema和Mousseau的“激活-松弛”技术（ART）构建了现实的无定形模型。的结构，振动和介电特性的模型进行了详细分析。的整体平均介电常数的计算和发现是可比的单斜相。
2006-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational fingerprints of ferroelectric hafnia
Hafnia（HfO2）由于其高k介电行为、负电容异质结构的适用性、可扩展的铁电性和硅兼容性而成为新兴芯片应用的有前途的材料。晶格动力学以及声子性质，如热导率，收缩和热容量，主要是由于缺乏高质量的单晶。在这里，我们报告了一系列的HfO2晶体稳定与钇（化学式HfO2：xY，其中x = 20，12，11，8和0%）的振动特性，并比较我们的研究结果与对称性分析和晶格动力学计算。我们解开Y的影响，通过测试我们的计算对测得的拉曼光谱和红外光谱的立方，反极性正交，和单斜相，然后继续揭示极性正交的Al2O3的签名模式。这项工作提供了一个光谱指纹的HfO2的几个不同的阶段，并铺平了道路，为分析模式的贡献，高k电介质和铁电性能的芯片技术。
2022-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Frequency Dependence of the Dielectric Constants and of the Reflectivity for HfO2 and ZrO2 from First-Principles Calculations
我们目前，在这项工作中，我们的理论结果的声子色散和频率依赖性的反射率和介电常数的氧化锆和HfO2在单斜相。结果表明，晶格贡献的静态介电常数的评价的重要性。此外，除了这些材料沿x和z方向所表现出的各向异性之外，零频率静态介电常数随着压力的增加而减小。
2006-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Pressure Dependence of Electronic, Vibrational and Optical Properties of wurtzite-Boron Nitride
本文通过第一性原理研究了纤锌矿型氮化硼在宽压力范围内的电子、振动和光学性质，为其在光电及恶劣环境中的介电应用提供理论依据。
2023-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic microscopic structures and dielectric response in the cubic-to-tetragonal phase transition for BaTiO3 studied by first-principles molecular dynamics simulation
采用第一性原理分子动力学（MD）模拟方法，研究了BaTiO 3立方相和四方相的动态结构及其在BaTiO 3向四方相相变温度（Tp）以上的介电响应。结果表明，这种相变是由于一种横向关联的凝聚引起的。计算的声子性质的立方相和tetraquinone相显示出饱和的软模频率接近60 cm-1附近的Tp和主张其有序-无序的性质。我们的第一性原理计算直接导出了Tp以上介电函数的双模特征[Phys.Rev.B28，6097（1983）]，这很好地解释了长期以来实验与理论之间的争论。
2010-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous ZrO2 from Ab-initio molecular dynamics: Structural, electronic and dielectric properties
非晶ZrO 2的现实模型是在密度泛函理论的平面波赝势公式中使用从头算分子动力学以“熔化和淬火”的方式生成的。由此产生的非晶模型的结构特性进行了分析，特别注意协调统计。其中一个模型的振动和介电性能，然后从第一性原理使用线性响应方法进行了研究。电子介电常数和玻恩有效电荷与晶相非常相似。令人鼓舞的是，预测的总静态介电常数约为22，可与单斜相的相媲美。这项工作的动机是为子0.1微米CMOS技术的改进栅极电介质材料的搜索，也可能有影响HfO2和ZrO2和HfO2的硅酸盐。
2004-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects on infrared vibrational and Raman spectroscopy from first principles
本文提出基于TD-aGW理论的第一性原理方法，计算包含激子效应的红外振动与拉曼光谱，发现单层MoS2、WS2和WSe2的散射强度存在显著激子增强，并可由此提取激子-声子耦合强度。
2024-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational and thermal properties of amorphous alumina from first principles
本研究通过第一性原理模拟和维格纳热输运公式，揭示了非晶氧化铝热导率随密度变化及原子拓扑无序的主导作用。
2023-12-24 cond-mat.mtrl-sci
The dielectric response of rock-salt crystals at finite temperatures from first principles
我们结合从头算模拟和拉曼散射测量，以证明明确的非谐波效应的温度依赖性的NaCl单晶的介电响应。我们测量其拉曼光谱的温度演化，并将其与准谐波和非谐波模型进行比较。结果表明，包括非谐晶格动力学解释NaCl的介电响应的必要性，因为它是在拉曼散射表现。我们的模型完全捕捉到了晶体在有限温度下的线性介电响应，因此可用于计算受其支配的其他材料特性的温度依赖性。
2021-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational modes and lattice distortion of a nitrogen-vacancy center in diamond from first-principles calculations
研究了金刚石中带负电荷的氮空位中心的振动性质和晶格畸变。使用第一性原理电子结构计算，我们表明，NV中心的存在导致大量的准定域振动模式（qLVMs）的出现与不同程度的本地化。的振动模式和对称性的qLVMs的NV中心的基态和激发轨道状态的详细介绍和分析。我们发现在高对称性（$C_{3v}$）激发态中，一对简并的qLVMs变得不稳定，并且稳定的激发态具有较低的（$C_{1h}$）对称性.这是Jahn-Teller效应的直接指示，并且我们的研究表明在弱耦合区域中发生动力学Jahn-Teller效应。我们还进行了详细的比较，我们的结果与现有的实验数据的振动参与的光发射/吸收的NV中心。我们已经直接证明，在其他模式中，qLVMs对金刚石中NV中心的光学性质有着至关重要的影响，并确定了qLVMs中最重要的基团。我们的结果是重要的，更深入地了解的光学性质和轨道弛豫与晶格振动的NV中心。
2011-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Perspective: Dielectric and Ferroic Properties of Halide Perovskite Solar Cells
卤化物钙钛矿半导体对电场的响应方式随时间和长度尺度而变化。我们讨论的微观过程，引起这些材料的宏观极化，范围从光学和振动响应的离子和电子的运输。介电常数的强频率依赖性可以通过将静态介电常数分离成其组成部分来理解，包括由于旋转偶极子引起的取向极化，其将理论与实验观察联系起来。铁电性的有争议的问题得到解决，我们强调最近的进展，在材料和域表征，但强调与隔离自发晶格极化从其他过程，如带电缺陷的形成和运输的挑战。我们的结论是CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$表现出铁弹性驻极体的许多特征，其中自发晶格应变耦合到长寿命的亚稳态极化状态。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Shell-model and first-principles calculations of vibrational, structural and ferroelectric properties of KH$_2$PO$_4$
我们开发了一个壳模型（SM）的磷酸二氢钾（KDP），这是适合从头算（AI）的结果，包括非局部范德华修正。通过结构、振动和铁电性质的测试结果与人工智能和实验数据的比较，对SM进行了全面的测试。松弛的结构参数与AI结果和现有的实验数据非常一致。与相应的AI和实验数据的整体一致性良好的$Γ$点声子和总声子态密度（DOS）的铁电和顺电相的计算与开发的SM。我们还计算了有效德拜温度作为$T$的函数，这表明与相应的AI和实验结果符合良好。经典的分子动力学（MD）模拟与开发的SM得到的FE-PE相变在$\approx 360$ K显着的协议与从头算MD计算。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational modes of metal nanoshells and bimetallic core-shell nanoparticles
本文从理论上研究了复合金属纳米结构如核壳结构和具有介电核的金属纳米壳结构在环境中的径向振动模谱。我们计算的频率和阻尼率的基本（呼吸）模式，这些纳米结构以及两个高阶模式。对于金属纳米壳，我们发现，呼吸模式的频率总是低于一个相同大小的固体颗粒，而阻尼是较高的，并随着壳厚度的减少而增加。我们确定了两个制度，可以表征为弱阻尼和过阻尼振动的存在下，外部介质。对于双金属粒子，我们发现频率和阻尼率的周期依赖于壳厚度与周期决定的模式数。对于这两种纳米结构，高次模的频率几乎与环境无关，而阻尼率对外界介质表现出很强的敏感性。
2008-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Size Effect on Dielectric Properties of Ultrathin Metallic Film: A First-Principles Study of Al(111)
金属薄膜各种性质的量子尺寸效应（QSE）的量子表现已被广泛研究。本文利用第一性原理计算，研究了Al（111）薄膜介电特性的量子化现象。介电函数上的QSE被揭示，这是由于带内和带间电子跃迁的尺寸依赖性贡献。更重要的是，在1.5~ 2.5eV的能量范围内，薄膜厚度小于15个单层时的面内带间跃迁小于体材料。这表明Al的等离子体材料以薄膜的形式具有较少的能量损失。我们的研究结果可能有助于通过量子尺寸效应寻找低损耗的等离子体材料。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent dielectric and piezoelectric response of ferroelectrics from first principles
基于第一性原理的有效哈密顿量的基础上，用于计算的介电和压电响应的温度依赖性的方法进行说明。结果提出的铁电钙钛矿PbTiO 3。虽然该方法只包括软模式的贡献的响应，它被认为是一个很好的描述的发散或近发散的响应函数附近的ε-tetraxylase过渡。的响应函数的表达式中的关联函数是用来提供一个真实的空间解释的响应，明确区分PbTiO 3和相关材料钛酸钡和KNbO 3。
1998-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dielectric response of CdCu{3}Ti{4}O{12} and of CaCu{3}Ti{4}O{12} from first principles
采用密度泛函理论在局域自旋密度近似下研究了CdCu{3}Ti{4}O{12}的结构、振动和晶格介电性质，并与CaCu{3}Ti{4}O {12}的计算结果进行了比较.取代钙镉被发现留下许多计算量基本不变，虽然显着的差异出现在区中心光学声子频率和模式有效电荷。计算得到的CdCu{3}Ti{4}O{12}的声子频率与实验结果非常吻合，计算得到的晶格对固有静态介电常数（~60）的贡献也与最近的光吸收实验结果非常吻合.这些结果提供了进一步的支持的图片中，晶格介电响应基本上是常规的，这表明一个外来的起源最近在两种材料中观察到的异常低频介电响应。
2002-09-09 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Bulk-Layer Model for Dielectric and Piezoelectric Responses in Superlattices
在第一性原理体层模型中，超晶格结构和极化由绝缘超晶格中组分对电和机械边界条件的体响应的第一性原理计算确定。在这项工作中，该模型扩展到预测功能特性，特别是介电常数和压电响应。对PbTiO $_3$ /BaTiO $_3$、BaTiO $_3$ /SrTiO $_3$和PbTiO $_3$/SrTiO $_3$三组钙钛矿氧化物超晶格的体层模型和全第一性原理计算进行了详细的比较。体层模型给出了一个很好的第一近似这些重要的功能特性，并允许识别和调查额外的物理，包括界面重建和有限尺寸效应。在生成必要的数据的组成化合物的技术问题得到解决。这些结果形成了一个强大的数据驱动的方法，以促进发现和设计的超晶格系统与增强和可调的极化，介电常数和压电响应的基础。
2018-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the role of V-V dimer on the vibrational properties of VO$_2$ by first-principles simulations and Raman spectroscopic analysis
我们采用密度泛函理论的第一性原理计算和Raman光谱研究了VO 2的振动特性，特别是低温M1相的振动特性.我们使用SCAN元GGA功能进行结构优化，并获得金属金红石和绝缘M1相的优化晶体结构，满足实验衍生结构的所有预期特征。基于零温下优化结构周围的谐波近似，我们计算了声子性质，并与实验结果进行了比较。我们表明，我们计算的声子态密度与以前的中子散射实验非常吻合。此外，我们再现的声子软化的金红石相以及声子硬化的M1相。通过与拉曼光谱的比较，我们发现M1相的拉曼活性振动模式与晶体结构的V-V二聚体距离有很强的相关性。我们结合的理论和实验框架表明，拉曼光谱可以作为一种可靠的方法来检测应变VO $_2$中的V-V二聚体的细微变化。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles perturbative computation of dielectric and Born charge tensors in finite electric fields
我们提出了一个微扰处理下的直流偏置场的绝缘晶体的响应特性，并使用它来研究这种偏置场对玻恩有效电荷张量和绝缘体的介电张量的影响。首先，我们展开的变分场依赖的总能量泛函的电场的密度泛函微扰理论的框架内。总能量展开式中的二阶项相对于一阶波函数被最小化，由此可以很容易地计算玻恩有效电荷张量和介电张量。我们演示了该方法的实现，并在有限偏置场下对III-V族半导体AlAs和GaAs进行了说明性计算。
2006-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Electric field dependent structural and vibrational properties of the Si(100)-H(2 \times 1) surface and its implications for STM induced hydrogen desorption
本文用第一性原理研究了Si（100）-H（2 \times 1）表面在电场中的结构和振动性质.计算出的振动参数被用来模拟振动模式的存在下，对应于一个现实的STM针尖表面的几何形状的电场。我们发现，本地的单声子激发有短的寿命（10 ps在室温下），由于不相干的横向扩散，而扩散的本地多声子激发被抑制，由于非谐频移，并有更长的寿命（10 ns在室温下）。我们计算电流诱导解吸的H使用最近开发的电子非弹性散射的第一性原理模型的影响。计算结果表明，非弹性散射事件与能量转移$n \hbar ω$，其中n>1，在解吸过程中起着重要的作用。
1999-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Physical and Dielectric Properties of Polycrystalline LaV$_{0.5}$Nb$_{0.5}$O$_4$
Delhi Technological University（德里理工大学）；Atma Ram Sanatan Dharma College, University of Delhi（德里大学阿特玛·拉姆·萨纳坦·达尔玛学院）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）；Inter-University Accelerator Center（校际加速器中心）；Hindu College, University of Delhi（德里大学印度教学院）
研究多晶LaV$_{0.5}$Nb$_{0.5}$O$_4$的物理和介电性能，发现其结构和介电特性随烧结温度变化，1250°C样品表现出更高的介电常数和更低的损耗。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lattice vibrational modes in changchengite from Raman spectroscopy and first principles electronic structure
本研究结合室温拉曼光谱与第一性原理密度泛函理论计算，系统分析了IrBiS的晶格振动模式及自旋轨道耦合效应，并验证了约束实验晶格参数对理论预测的关键作用。
2022-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Phonons and Lattice Dielectric Properties of Zirconia
我们已经进行了第一性原理研究的结构和振动特性的三个低压（立方，tetraphenic，特别是单斜）相的ZrO 2，特别注意的计算的区域中心声子模式和相关的介电性能。已进行了计算内的局部密度近似使用超软赝势和平面波的基础。完全放松的结构参数与实验数据和以前的理论工作非常吻合。的总能量计算正确再现的ZrO2相的能量，和计算的带中心声子频率产生良好的协议与红外和拉曼实验频率在单斜相。玻恩有效电荷张量计算，并与模式本征向量，用于分解晶格介电常数张量所产生的贡献从个人的红外激活声子模式。这项工作的部分动机是ZrO2取代SiO2作为现代集成电路技术中的栅极介电材料的潜力。
2001-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical, vibrational and thermodynamic properties of phaBN structure: a first principles study
2015年，一种新的二维（2D）碳同素异形体，称为phagraphene，被理论上提出。基于这种结构，我们在这里提出了一种新的氮化硼结构称为phaBN。它由三种类型的环组成：五边形，六边形和七边形。我们采用密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理计算研究了phaBN的电子、光学、振动和热力学性质。我们的计算显示，phaBN具有2.739 eV的能隙，这几乎是六方氮化硼（h-BN）的能隙的一半，因此是半导体材料。通过光学、振动和热力学性质，可以分别观察到吸收区间、结构的稳定性及其形成过程。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and dielectric properties of Sr$_{2}$TiO$_{4}$ from first principles
我们用密度泛函理论研究了SrPDMATHABM-TiO-$_{4}$的结构和介电性质，它是$_{n+1}$-$_{n}$-O $_{3n+1}$ Ruddlesden-Popper系列的第一个成员.最近的工作，其中的$_{2}$ TiO $_{4}$薄膜的分子束外延（MBE）生长在SrTiO $_{3}$衬底上的动机，在面内晶格参数固定为理论优化的立方SrTiO $\infty$（n= $\infty$）的晶格常数，而面外晶格参数和内部结构参数放宽。还研究了完全弛豫的结构。用密度泛函微扰理论计算了带心声子频率、玻恩有效电荷和电子介电常数张量。详细研究了单个红外激活模式对静态介电常数张量的贡献。计算得到的拉曼和红外声子频率与实验结果基本一致。计算的静态介电常数与实验上的陶瓷粉末和外延薄膜的比较进行了讨论。
2003-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopy of vibrational modes in metal nanoshells
我们研究了具有介电核的金属纳米颗粒的振动模式的光谱。振动模式由激光激发后发生的粒子晶格的快速加热激发，并且可以通过泵浦-探测光谱作为瞬态光谱的相干振荡来监测。在纳米壳中，两个金属表面的存在导致与固体颗粒相比基本上不同的声振动能谱。我们计算了纳米壳振动模的能谱和阻尼。基本呼吸模式的振子强度比固体纳米颗粒中的振子强度大。同时，在非常薄的纳米壳中，基模由于瞬时能量转移到周围介质而过阻尼。
2006-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vibrational and electron-phonon coupling properties of \b{eta}-Ga2O3 from first-principles calculations: Impact on the mobility and breakdown field
宽禁带半导体\b{eta} -Ga 2 O 3在大功率和高温电子学中显示出良好的应用前景。\b{eta} -Ga 2 O 3的声子在确定其重要的材料特性中起着至关重要的作用，这些特性用于这些应用，例如其热输运、载流子迁移率和击穿电压。在这项工作中，我们应用密度泛函理论和密度泛函微扰理论的基础上的预测计算来了解的振动特性，声子-声子相互作用，和电子-声子耦合的\b{eta} -Ga 2 O 3。我们计算的方向依赖的声子色散，包括LO-TO分裂和同位素取代的影响，并量化的红外和拉曼激活模式，声速的频率，和材料的热容。我们计算的光模Grüneisen参数反映了\b{eta} -Ga 2 O3单斜晶体结构的非谐性，并有助于解释其低热导率。我们还评估了最低导带的电子-声子耦合矩阵元素，以确定声子模式，限制在室温下的迁移率，我们确定为一个偏振光模式的声子能量为29毫电子伏。我们进一步应用这些矩阵元素来估计\b{eta} -Ga_2 O_3的击穿场。我们的振动特性的\b{eta} -Ga 2 O 3的理论表征突出了其高功率电子应用的可行性，并提供了一条路径，为改善设备性能的材料的实验开发。
2019-02-07 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of Electronic and Dielectric Properties of ZrO2 and HfO2
使用超软赝势的密度泛函理论，我们以前研究的结构和电子特性的低压（立方，四斜晶系，单斜晶系）相的ZrO 2和HfO 2，为了阐明声子模式，玻恩有效电荷张量，特别是在这些阶段的晶格介电响应。现在，我们通过对两个高压正交相进行类似的计算，并通过提供所有多晶型物的态密度和带隙信息，扩展了以前的工作。我们的结果表明，电子结构和介电响应是强烈的相位相关。特别是，单斜相的ZrO2和HfO2被发现有一个强烈的各向异性的介电张量和一个相当小的取向平均（ε_0）相比，其他两个低压阶段。我们的计算表明，ε_0在正交相中甚至更小。
2003-01-02 cond-mat.mtrl-sci
