Empirical oscillating potentials for alloys from ab-initio fits and the prediction of quasicrystal-related structures in the Al-Cu-Sc system
通过拟合从头算力和能量的数据库，我们可以提取合金的对势，具有简单的六参数分析形式，包括Friedel振荡，它给出了许多复杂的金属间化合物的非常忠实的帐户。此外，这样的潜力相结合的方法发现复杂的零温度结构与数百个原子每个细胞，只给出了组成和约束的已知的晶格参数，使用分子动力学淬火。我们将这种方法应用于Al-Cu-Sc准晶体相关系统的结构预测。
2011-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio theory of galvanomagnetic phenomena in ferromagnetic metals and disordered alloys
本文采用完全相对论紧束缚线性Muffin-tin轨道方法，发展了金属铁磁体输运量的从头算理论。该方法是基于Kubo-Streda公式的电导率张量，对无规合金的相干势近似，和原子间电子输运的概念。开发的形式主义适用于纯3d过渡金属（Fe，Co，Ni）和随机镍基铁磁合金（Ni-Fe，Ni-Co，Ni-Mn）。高值的各向异性磁电阻（AMR），发现富镍合金，被解释为一个可以忽略不计的障碍，而在大多数自旋通道的异常霍尔效应（AHE）的符号的变化被解释为一个带填充效应没有直接关系的高AMR。研究了无序度对高浓合金中AHE的影响。
2012-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of structural, electronic, and thermal properties of Ir$_{1-x}$Rh$_{x}$ alloys
采用从头算密度泛函理论系统地研究了Ir $_{1-x}$ Rh $_{x}$合金在不同浓度（x = 0.00，0.25，0.50，0.75，1.00）下的结构、电子、力学和热学性质.采用特殊的准无规结构方法制备了具有FCC结构的合金，每个晶胞中有四个原子。通过计算合金的基态性质，如晶格常数和体弹性模量，找到了稳定合金的平衡原子位置。计算得到的基态性质与实验和其它理论数据符合得很好。计算了合金的电子能带结构和态密度，研究了合金在不同浓度下的电子性质。电子性质证实了合金的金属行为。在准谐波近似下，采用第一原理密度泛函微扰理论计算了热性质。计算了系统的德拜温度、振动能、熵、定容比热和内能等热力学性质。采用从头算线性响应方法计算了声子态密度。
2015-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of impurity ferromagnetism in the Pd1-xFex alloys: concentration and position dependence
我们提出的从头计算结果的结构和磁性的Pd基质注入Fe溶质原子在不同的浓度。通过密度泛函理论，我们证实了当杂质含量超过3at.%时，铁杂质能使Pd原子产生明显的初始磁化。此外，我们证明了所施加的磁化强度取决于杂质在基质中的位置，特别是，有一个最大的磁化均匀分布的铁杂质。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Study of Effect of Co Substitution on the Magnetic Properties of Ni and Pt-based Heusler Alloys
采用基于密度泛函理论的计算方法，深入研究了Co替代对Ni基和Pt基记忆合金磁性能的影响。我们显示了系统的总磁矩的变化，作为一个功能的Co掺杂。详细分析了海森堡交换耦合参数随Co掺杂的变化规律。发现RKKY型交换相互作用的强度随着Co掺杂的增加而衰减。
2016-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio design of perovskite alloys with predetermined properties: The case of Pb(Sc_{0.5} Nb_{0.5})O_{3}
第一性原理推导的方法与逆蒙特卡罗技术相结合，以确定铅（Sc_{0.5} Nb_{0.5}）O_{3}钙钛矿合金中的原子有序导致的前缀属性。我们发现Sc和Nb原子之间的一些排列导致了无序材料的剧烈变化，包括新对称性的基态，机电响应的大幅增强，以及居里温度的显著偏移。我们讨论了负责这些不寻常的影响的微观机制。
2001-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of force constants in the lattice dynamics of disordered alloys : An ab-initio study
无序合金中原子间力常数的可靠预测是一个突出的问题。这是由于需要在随机环境中适当处理多站点（至少对）相关性。对于原子大小和质量差异很大的系统，情况变得更具挑战性。我们提出了一个系统的密度泛函理论（DFT）的基础上预测从头计算力常数在随机合金的研究。该方法是基于特殊的准随机结构（SQS）和增广空间递归（ASR）之间的婚姻来计算声子谱，态密度（DOS）等bcc TaW和fcc NiPt合金被认为是两个不同的测试情况。预测合金中的Ta-Ta（W-W）键距比纯Ta（W）中的键距小（大），这反过来产生Ta（W）的更硬（更软）的力常数。Pt-Pt力常数在合金中，但是，预计是软相比，Ni-Ni，由于前者的大键距。我们计算的力常数，声子谱和DOS与实验和其他理论结果进行了比较，只要有。正确的趋势，目前的结果为这两种合金铺平了道路，在更复杂的合金系统的进一步未来的研究。
2014-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Neutron diffraction and ab initio studies on the fully compensated ferrimagnetic characteristics of Mn2V1-xCoxGa Heusler alloys
对Mn_2 V_（1-x）Co_xGa（x=0，0.25，0.5，0.75，1）Heusler合金进行了中子衍射和从头算研究。结合中子衍射和从头计算的分析揭示了晶体结构和磁性配置，不能确定从X射线衍射和磁性测量。如前所述，中子衍射数据的Rietveld精化证实了Mn 2 VGa的L21结构和Mn 2CoGa的Xa结构。x=0.25和0.5的合金具有Mn（C）-Co无序的L21结构。当Co浓度达到0.75时，观察到从无序的L21到无序的Xa的结构转变。详细的从头算研究也证实了这种结构转变。Mn_2（V_（1-x）Co_x）Ga中磁矩补偿的原因与先前报道的完全补偿亚铁磁体（MnCo）VGa不同。通过中子衍射和从头算研究，确定了Mn_2 V_（1-x）Co_xGa中存在无序的L_21结构和（Mn（A）-Mn（C））原子对的铁磁排列磁矩与（V-Co）原子对的反平行耦合.
2020-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Accuracy of ab initio methods in predicting the crystal structures of metals: review of 80 binary alloys
预测和表征材料的晶体结构是材料研究和开发中的关键问题。我们报告了以下系统的从头算LDA/GGA计算结果：AgAu、AgCd、AgMg、AgMo*、AgNa、AgNb*、AgPd、AgRh*、AgRu*、AgTc*、AgTi、AgY、AgZr、AlSc、AuCd、AuMo*、AuNb、AuPd、AuPt*、AuRh*、AuRu*、AuSc、AuTc*、AuTi、AuY、AuZr、CdMo*、CdNb*、CdPd、CdPt、CdRh、CdRu*、CdTc*、CdTi、CdY、CdZr、CrMg*、MoNb、MoPd、MoPt、MoRh、MoRu、MoTc*、MoTi、MoY*、MoZr、NbPd、NbPt、NbRh、NbRu、NbTc、NbY*、NbZr*、PdPt、PdRh*、PdRu*、PdTc、PdTi、PdY、PdZr、PtRh、PtRu、PtY、PtTc、PtTi、PtZr、RhRu、RhTc、RhTi、RhY、RhZr、RuTi、RuTc、RuY、RuZr、TcTi、TcY、TcZr、TiZr*，YZr*（*=从头算方法预测没有化合物稳定的系统）。与实验数据的详细比较证实了从头计算方法可以预测基态的高精度。保留字：二元合金，从头算，过渡金属，结构铝，镉，金，镁，钼，铌，钯，铂，铑，钌，钪，银，钠，钛，锝，钇，锆。
2005-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio based analysis of grain boundary segregation in Al-Mg and Al-Zn binary alloys
基于从头算模拟，我们报告的性质主要不同的机制，镁和锌原子与晶界的Al合金中导致不同形态的偏析的相互作用。Mg原子偏聚在相对较宽的晶界区域内，并由于溶质-晶界相互作用的变形机制而形成非均匀的团聚体。与此相反，在Zn原子的情况下，与形成的定向键合的电子机制是占主导地位的溶质-GB相互作用。因此，对于Zn原子，占据GB处的间隙位置并沿着GB排列成薄层在能量上是有益的。结果表明元素化学在偏析形成中的重要作用，并解释了超细晶Al-Mg和Al-Zn合金中GB偏析形态的定性特征。
2017-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio tensile tests applied to BCC refractory alloys
本文采用 ab-initio 拉伸变形模拟研究多种 Nb/Mo 基二元及四元 BCC 难熔合金，揭示峰值应力与价电子数的关系，并比较其与 Pugh 比等延性指标的关联。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy energy of disordered tetragonal Fe-Co systems from ab initio alloy theory
本文采用相干势近似（CPA）方法，对无序和部分有序的四元铁钴合金的单轴磁各向异性能（MAE）进行了系统的完全相对论第一性原理计算.这种合金最近已成为一个有前途的系统，具有垂直磁各向异性的铁磁薄膜。我们发现，现有的理论方法，均匀的随机散装铁钴合金，基于一个简单的虚晶近似（VCA），高估了最大MAE值中获得的CPA的四个因素。这种明显的差异归因于少数自旋通道的真实合金，这是被忽略的VCA中的强无序，并导致在费米能量的d-样本征态的加宽和减少的MAE。具有最大类L1_0原子长程序的有序Fe-Co合金可以表现出高的MAE值，然而，通过完美程序的小扰动，其显著降低。
2012-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Autonomous materials search using machine learning and ab initio calculations for L10-FePt-based quaternary alloys
针对材料科学中广阔材料空间探索的挑战，本研究提出结合机器学习与从头算的自主材料搜索方法，成功识别出具有增强磁矩和磁晶各向异性能的四元L10-FeMnPtEr合金，为下一代磁记录介质开发提供新方向。
2024-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal torque operators in ab initio theory of the Gilbert damping in random ferromagnetic alloys
本文提出了一种替代无序铁磁合金中Gilbert阻尼的从头算理论。该理论依赖于引入非局部扭矩，取代传统的本地扭矩运营商在著名的扭矩相关公式，并可以制定内的原子球近似。在一个简单的紧束缚模型中给出了该体系的形式，并在相对论紧束缚线性Muffin-tin轨道（TB-LMTO）方法和相干势近似（CPA）下进行了详细计算。由此产生的非局部扭矩表示的非随机，非网站对角和自旋无关的矩阵，这简化了配置平均。CPA-顶点修正对理论的内部一致性以及与基于随机局部力矩的第一性原理方法的等价性起着至关重要的作用。这种等价性也说明了计算吉尔伯特阻尼参数的二元NiFe和FeCo随机合金，为纯铁与模型原子级的障碍，和化学计量的FePt合金与不同程度的L10原子长程序。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Ensemble averages of ab initio optical, transport, and thermoelectric properties of hexagonal Si$_x$Ge$_{1-x}$ alloys
基于密度泛函理论计算、玻尔兹曼输运方程和广义准化学近似，我们对纯的和掺杂的六方Si $_x$ Ge $_{1-x}$合金的光学、输运和热电性质进行了全面的第一性原理研究，以获得合金平均的电子性质。在低温下，相分解成六方基本晶体是有利的，但周围和以上的室温随机合金预计是稳定的。虽然六方Si具有间接带隙，但六方Ge的带隙是直接的，在吸收边处具有非常弱的光学跃迁。当Si含量低于45%时，合金带隙保持直接，最低光学跃迁的振子强度通过合金化有效地增强。光学光谱显示出清晰的趋势，吸收边和突出的峰都可以与组合物进行调谐。在立方和六方合金中，输运系数对载流子浓度和温度的依赖性是相似的。然而，后者显示各向异性响应由于减少六边形对称性。特别是，运输质量表现出显着的方向依赖性。$n$掺杂合金的塞贝克系数和热电功率因数随Si含量的变化不随温度而单调变化。
2022-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio modeling of TWIP and TRIP effects in $β$-Ti alloys
本文利用密度泛函理论研究了合金元素对Ti合金相变和孪晶势垒的影响，发现特定元素能稳定β相并改变孪晶行为，为新型Ti基合金设计提供了准则。
2025-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of tight-binding and ab initio electronic structure calculations focused on magnetic anisotropy in ordered CoPt alloy
采用一个包含磁性和自旋轨道耦合的经验多轨道紧束缚模型计算了CoPt L10结构的磁各向异性能。一个现实的Slater-Koster参数化单元素过渡金属适用于有序的二元合金。自旋磁矩和态密度的计算使用全势线性缀加平面波（LAPW）从头计算方法和我们的TB程序与不同的变量的原子间参数。该数据的详细相互比较允许确定复合TB参数的子集，其调整改善了TB和LAPW结果的一致性。MAE计算作为带填充的函数，使用改进的参数是广泛的协议与从头计算数据的所有价态和定量协议与从头计算和实验数据的自然带填充。我们的工作提供了一个实际的基础，进一步研究相对论磁输运各向异性通过本地格林函数形式主义，这是直接兼容我们的TB方法。
2013-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Combined ab initio and empirical model of the thermal conductivity of uranium, uranium-zirconium, and uranium-molybdenum
在这项工作中，我们开发了一个实用的和一般的金属和金属合金的热导率建模方法，集成从头算和半经验物理为基础的模型，以最大限度地发挥这两种技术的优势。该方法支持创建高精度，机械，可扩展的合金导热率建模。该模型在先进核反应堆潜在燃料--α-U和富U的U-Zr和U-Mo合金上得到了验证。铀基燃料的安全使用需要对燃料的热传输特性有定量的了解。该模型结合了声子和电子的贡献，在很宽的温度范围内与实验数据显示出良好的一致性，并提供了对不同温度下控制热导率的不同物理因素的洞察。该模型足够通用，可以包含更复杂的效应，如额外的合金物质、缺陷、嬗变产物和惰性气体气泡，以预测复杂金属合金（如铀合金燃料系统）在燃耗下的行为。
2018-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Chromium-vacancy clusters in dilute bcc Fe-Cr alloys: an ab initio study
利用从头计算方法，研究了稀体心立方Fe-Cr合金中小空位和空位-铬团簇的稳定性。为了解释C.D. Hardie等人，核材料杂志439，33（2013）中描述的，并且显示了在低Cr合金中Cr偏析的发生，我们研究了铬是否可以在铬浓度低于10-11 at. %.我们发现，一个单一的空缺可以吸引多达四个铬原子在最积极有利的集群配置。含一个空位和1 ~ 8个Cr原子的团簇的结合能可以很好地用第二、第三和第五近邻配位的Cr原子数的线性函数来描述。结合能趋势的磁性起源由Cr原子的磁矩的平均值与结合能之间的相关性确认。类似的趋势也发现双空位铬集群，确认他们也可能是更大的系统尚未访问从头计算。在双空位的情况下，与单空位的情况相比，结合能与Cr原子的数目的比率增加了两倍以上。
2017-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio thermal conductivity of Ge$_x$Sn$_{1-x}$O$_2$ alloys
本文通过第一性原理计算研究了金红石型GeO2、SnO2及其合金的热导率，定量分析了合金无序、温度和同位素分布的影响，发现合金室温热导率仍可与β-Ga2O3相当或更优，为电子器件热学设计提供了指导。
2025-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Accurate Ab-initio Predictions of III-V Direct-Indirect Band Gap Crossovers
我们报告了一系列III-V合金的电子能带结构的成分依赖性。具有PBE泛函的密度泛函理论不足以模拟布里渊区的不同对称点处的电子能隙。HSE混合功能与屏蔽交换准确地再现了实验的带隙，更重要的是，合金浓度的直接-间接的间隙交叉的III-V合金研究：AlGaAs，InAlAs，AlInP，InGaP，和GaAsP。
2010-05-18 cond-mat.mtrl-sci
A high-throughput ab initio review of platinum-group alloy systems
我们报告了一个全面的研究的二元系统的铂族金属与过渡金属，使用高通量的第一性原理计算。这些计算预测了38个二元系统中新化合物的稳定性，其中文献中没有实验报道的化合物，以及其他系统中几十种尚未报道的化合物。我们的计算还确定了稳定的结构，在化合物的组合物，以前已经报道没有详细的结构数据，并表明，一些实验报告的化合物实际上可能是不稳定的低温。利用这些结果，我们构建了铂族金属二元合金的增强结构图。这些都是更完整，更系统和预测比那些仅基于经验的结果。
2014-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Structure of the glass-forming metallic liquids by ab-initio and classical molecular dynamics, a case study: quenching the Cu60Ti20Zr20 alloy
我们考虑的问题，通过熔体淬火的金属合金的非晶化，半经验势的分子动力学模拟预测。以Cu-Ti-Zr三元过渡金属合金为例，参考从头算方法，讨论了势函数的参数化。在非晶态的对结构计算从潜在的Stillinger-Weber形式。淬火过程中的参数的可转移性进行了研究，使用两个参数化：从固态数据，像往常一样，从一个新的参数化的液体结构。通过调整液体的配对结构，发现纯组元与合金之间具有良好的传递性。用这种方法预测的液体结构与实验结果吻合得很好，与用固体校正法得到的结果相反。最终的结构，淬火后的非晶态，确定与新的一组参数被证明是非常接近的从头算一个，后者是在最近的X射线衍射实验非常一致。从热容的行为估计相应的玻璃化转变的临界温度。使用半经验势和从头计算模拟预测的结构之间的一致性的讨论，并比较不同的实验数据强调的问题的最终结构的热力学路径上的依赖性遵循达到非晶态。
2015-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Short-range Atomic Topology of Ab initio Generated Amorphous PdSi Alloys
自从1965年Duwez及其同事的开创性努力以来，当在低共熔浓度附近获得Pd-Si（$a$ -PdSi）的固体非晶相时，已经做了很多工作。然而，与原子结构有关的一些观点仍有待系统化。在这项工作中，8个非晶Pd $_{100-c}$ Si $_{c}$合金（c = 2.5，5，10，13.34，15，17.5，20，和22原子%）生成的分子动力学$ab$ $initio$模拟的短程结构进行了分析，使用几个关联函数，如对分布函数，约化对分布函数，平面角分布函数。其他相关的性质，如最近邻和一些Frank-Kasper多面体的报告。生成的样本正确地再现了文献中报道的稀缺的实验对关联函数。一个意想不到的结果是在Pd $_{86.66}$ Si $_{13.34}$附近出现结构变化，这可能与以前报道的液体和非晶Pd-Si合金中报道的磁性变化有关。明确的无定形拓扑结构的报告。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ductility enhancement in Mg alloys elucidated via large-scale ab-initio calculations
University of Michigan（密歇根大学）
通过大规模ab-initio计算揭示镁合金延展性增强机制，发现溶质对位错滑移的影响是关键因素。
2026-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Magnetic Properties of Fe-Al alloys: an Ab initio Studies
在密度泛函理论的框架下，研究了Fe-$_{100-x}$-$_x$合金（${5 \leq x \leq 25}$ ~at.\%）的结构和磁性.不同的结构顺序进行了研究。使用Korringa-Kohn-Rostoker格林函数方法和相干势近似，计算了D 0 $_3$，B2和A2结构的平衡晶格参数，基态能量和剪切模量。对于所有的结构，优化的晶格常数增加，而剪切模量表现出降低的行为与Al含量的增加。用转矩法估算了四阶磁致伸缩常数。A2和B2结构提供了一个积极的贡献，四重磁致伸缩。利用海森堡模型的蒙特卡罗模拟，得到了较宽浓度范围内的居里温度。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of half-metallicity and spin-gapless semiconducting behavior in the new series of FeCr-based quaternary Heusler alloys: an ab initio study
本文详细研究了FeCr基四元Heusler合金。在密度泛函理论的框架下，利用超软赝势，利用量子Espresso程序包，研究了化合物的电子和磁性。通过对不同力学参数和声子色散曲线的综合研究，建立了化合物的热力学、力学和动力学稳定性。对弹性参数如体积、杨氏模量、剪切模量等进行细致的研究，以了解不同的力学性能。研究了含钇的FeCr基化合物，以纠正文献中观察到的相互矛盾的电子和磁性。在所研究的化合物中实现了半金属性和无自旋能隙半导体（SGS）行为等有趣的性质。
2021-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Studies on Electronic and Magnetic Properties of X$_{2}$PtGa (X = Cr, Mn, Fe, Co) Heusler Alloys
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了X $_{2}$ PtGa（X为Cr，Mn，Fe，Co）Heusler合金的电子和磁性.我们的计算预测，所有这些系统具有逆Heusler合金结构在各自的基态。四元畸变的应用导致所有材料相对于立方相的能量降低。两相的平衡体积几乎相同。我们计算的这些结果表明，所有这些材料都倾向于经历马氏体转变，正如最近在文献中对Mn $_{2}$ PtGa的理论所示。这些材料的基态具有四重对称性，并得到了立方相软四重剪切常数的观测结果的支持。通过比较这些合金的各种磁组态的能量，我们预测，Cr $_{2}$ PtGa和Mn $_{2}$ PtGa具有亚铁磁组态，而Fe $_{2}$ PtGa和Co $_{2}$ PtGa在各自的基态具有铁磁组态。
2016-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio based models for temperature-dependent magneto-chemical interplay in bcc Fe-Mn alloys
体心立方（bcc）Fe-Mn系统具有复杂的非典型磁性，这是由于Mn的3d半充满带引起的。我们提出了有效的相互作用模型，这些合金，其中包含原子自旋和化学变量。它们的参数化的一组关键的密度泛函理论（DFT）的数据，包括非共线的磁性配置是必不可少的。两种不同的方法，即知识驱动和机器学习方法已被用于拟合。在原子蒙特卡罗模拟中采用这些模型能够预测Fe-Mn合金的磁性和热力学性质，以及它们的耦合，作为温度的函数。这包括居里温度随Mn浓度的增加而降低，混合焓的温度演化及其与合金磁化强度的相关性。此外，超越无缺陷系统，我们确定了空位和Mn原子之间的结合自由能，这是控制Fe-Mn合金中原子输运的关键参数。
2020-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of band gap properties in novel metastable BC8/ST12 Si$_x$Ge$_{1-x}$ alloys
Si和Ge的立方$Ia\bar{3}$（BC 8）和四方$P4_32_12$（ST 12）高压改性是在光电、热电或等离子体器件中应用的有吸引力的候选者。Si $_x$ Ge $_{1-x}$合金在BC 8/ST 12改性中可以帮助克服纯相的间接和窄带隙，并能够针对特定用例进行定制。实验发现，这种合金在从高压合成中释放后在环境条件下是稳定的，然而它们的基本性质尚不清楚。在这项工作中，我们采用{ \it ab initio}计算的基础上密度泛函理论（DFT），调查这些化合物的电子性质作为组成$x$的函数。通过构造特殊的准无规结构（SQS），将其能带展开到相应的原胞，得到了中间合金的有效能带结构。此外，我们表明，间接带隙的ST 12锗端元可以被调谐，成为直接在$x_\text{Si} \approx 0.16$。最后，我们的研究还表明，BC 8修改，另一方面，是不敏感的组成变化，是一个狭窄的直接带隙半导体仅在纯Si的情况下。
2020-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of structural and electronic properties of Al$_x$Ga$_{1-x}$N and In$_x$Ga$_{1-x}$N alloys
采用密度泛函理论（DFT）和广义梯度近似（GGA）方法，计算了纤锌矿结构的AlN、GAN、InN及其相关合金Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N和In $_x$ Ga $_{1-x}$ N的结构和电子性质.我们用全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法进行了精确的{ \it ab initio}总能量计算，研究了结构和电子性质.在这两种合金中，我们发现基本参数不遵循Vegard定律。发现Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N合金的晶格参数$a, c,$和$u$表现出向下弯曲，而In $_x$ Ga $_{1-x}$ N的$a$和$c$参数存在向上弯曲，内部参数$u$存在向下弯曲。此外，我们发现，对于这两种合金，带隙值不遵循Vegard定律。作为电子能带计算的副产品，计算了二元化合物及其相关合金的有效质量。我们表明，计算的二元化合物，以及所研究的合金的性能，显示出良好的协议与大多数以前报道的结果。最后，利用冻结声子方法计算了不同体系的A $_1(TO)$模。我们的计算结果显示出良好的协议与实验值报告的二元化合物。对于三元合金，我们的计算再现实验值为Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N以及理论预测为In $_x$ Ga $_{1-x}$ N。
2008-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Effect of 3d Transition Metal Doping (Mn, Fe, Co, Ni) on the Electronic and Magnetic Properties of Pd Alloys at Low Impurity Concentrations: An Ab initio Study
针对低杂质铁磁性缺乏全面理论解释和可靠从头算评估的问题，本研究优化第一性原理计算，分析Pd₁₋ₓMₓ合金的磁和电子行为，填补了该领域的研究空白。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating the prediction of stacking fault energy by combining ab initio calculations and machine learning
研究结合ab initio计算与基于Friedel模型的机器学习算法，将广义层错能预测速度提升约80倍，预测结果与实验数据一致，为基于层错能的快速材料筛选与合金设计提供了高效方法。
2024-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of element segregation and oxygen adsorption on PtPd and CoCr binary alloy surfaces
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理模拟方法，研究了PtPd和CoCr合金在裸表面和有氧吸附层存在下的偏析行为.对于这两个系统，由于合金成分之间的电荷转移的d-带填充的变化，导致的d-带中心的表面原子相比，纯成分的移位，驱动表面偏析和管理的双金属的化学反应性。与先前的发现相反，但与类似的PtNi合金系统一致，在富Pt的PtPd合金中发现Pt原子在表面层中富集和Pd原子在第一次表面层中富集，尽管与纯Pt相比，纯Pd的表面能较低。类似地，Co表面和Cr亚表面偏析发生在富Co的CoCr合金中。然而，在吸附氧的存在下，Pd和Cr占据优先的表面位点，由于它们的电负性较低，从而更强的氧亲和力相比，Pt和Co，分别。在任何一种情况下，计算的合金表面上的氧吸附能大于纯组分时，更高贵的组件是存在于次表层。
2008-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio investigations of novel potential all-d metal Heusler alloys Co$_2$MnNb
本研究利用Wien2k并结合LDA、PBE-GGA与mBJ方法，从头算揭示Co$_2$MnNb在FM态稳定，并发现其自旋相关的各向异性电子结构及自旋电子学应用潜力。
2024-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of the structural, elastic and dislocation properties of body-centered cubic refractory HfNbTaTiZr high entropy alloy
本文通过第一性原理研究体心立方HfNbTaTiZr高熵合金中1/2<111>螺位错核心的多样性，揭示其与化学短程有序的关联，为调控难熔合金塑性机制提供新思路。
2024-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the alloying effect of transition metals on structure, stability and ductility of CrN
用第一性原理计算研究了合金化对立方B1结构的三元氮化物系Cr_（1-x）TM_xN（TM=Sc，Y; Ti，Zr，Hf; V，Nb，Ta; Mo，W）的晶格参数、等构混合比和塑性的影响。最大的混合焓，由于大的晶格失配在Cr 1-xYxN固溶体显示出强烈的相分离的偏好，而Cr 1-xTaxN表现出负的混合焓在整个组成范围内，相对于立方B1结构的CrN和TaN，因此不太可能spinodally分解。Cr_（1-x）ScxN和Cr_（1-x）SnO_2 N的近零混合能谱归因于电子和晶格失配效应的相互抵消。在CrN涂层中加入少量的V、Nb、Ta、Mo或W可提高其延展性。
2013-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio modeling of the energy landscape for screw dislocations in body-centered cubic high-entropy alloys
在传统的体心立方（bcc）金属中，螺旋位错的核心性质在低温下的塑性形变中起着关键作用。近年来，具有体心立方晶体结构的难熔高熵合金（RHEAs）受到了广泛关注。然而，与面心立方高熵合金（HEAs），有少得多的调查bcc HEAs，特别是在这些多主元素合金中的化学短程有序（SRO）对位错迁移率的可能影响。本文利用密度泛函理论研究了MoNbTaW RHEAs合金中位错核的分布特性，以及SRO对位错核特性的影响。发现RHEA的芯能平均值大于相应的纯组分bcc金属的芯能平均值，并且对SRO的程度相对不敏感。然而，SRO的存在被证明有很大的影响，缩小的位错芯能量的分布和减少的空间异质性的位错芯能量在RHEA。有人认为，HEAs的机械行为的后果是在能量景观的位错，这可能会不均匀地抑制他们的运动的变化。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci
A ternary map of Ni-Mn-Ga Heusler alloys from ab initio calculations
在本工作中，Ni-Mn-Ga合金的磁性和结构性能方面的第一原理方法的框架内描述和映射到三元组成图。预测了具有立方奥氏体和四方马氏体组织的成分在相图上的稳定原子排列和磁性取向。结果表明，富Ni和富Ga组分具有规则的Heusler结构，而富Mn组分具有有利的反Heusler结构。奥氏体组织不稳定的成分集中在图的左右两侧，马氏体组织不稳定的成分集中在图的中下部。获得了奥氏体和马氏体成分的铁磁有序和复亚铁磁有序区域的磁相图。计算结果与已有的实验数据符合得很好。
2020-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of layered TMGeTe3 alloys for phase-change applications
本研究通过从头算模拟预测了四种层状TMGeTe3合金的动态稳定性，其中ScGeTe3、TiGeTe3和ZnGeTe3具有电阻对比度，MnGeTe3兼具铁磁性和非晶自旋玻璃相，为相变存储和磁性应用提供新候选材料。
2024-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio construction of magnetic phase diagrams in alloys: The case of Fe$_{1-x}$Mn$_x$Pt
本文提出用第一性原理方法绘制金属合金的浓度-温度磁相图。该方法采用自洽的总能量计算的基础上的相干势近似的部分有序和非共线磁状态，并能够考虑竞争的相互作用和多个磁相。应用于Fe $_{1-x}$ Mn $_x$ Pt“磁性变色龙”体系，得到了T=0时的磁相序列和与实验符合较好的c-T磁相图，并预测在富Mn端有一个新的低温相。证明了非海森堡相互作用对磁相图描述的重要性。
2015-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallicity in $Ni_2XMn$ Heusler alloys ($X=Fe,Co,Cr$): ab-initio calculations
用第一性原理计算研究了全d过渡金属$Ni_2XMn$（X=Co，Cr，Fe）的全Heusler结构和反Heusler结构的晶格常数、体积模量、形成能和磁平衡结构。计算了每种合金的平衡体积的四方变形，并报告了可能的新平衡结构。电子态密度进行了分析，结果导致这种类型的合金的半金属性。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab initio prediction of half-metallic properties for the ferromagnetic Heusler alloys Co$_2$MSi (M=Ti, V, Cr)
用密度泛函方法研究了Heusler化合物Co $_2$ MSi（M=Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni）的磁性、电子性质和相稳定性。根据计算结果，我们预测了化合物Co $_2$ TiSi，Co $_2$ VSi和Co $_2$ CrSi的铁磁相为半金属。特别令人感兴趣的是Co $_2$ CrSi，因为其在费米能处的多数自旋态的高密度与747 K的合理高的估计居里温度相结合。化合物Co $_2$ TiSi和Co $_2$ VSi是化学稳定的，而Co $_2$ CrSi是可以通过适当的实验技术稳定的亚稳相。
2006-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the vibrational contribution to the entropy change at the martensitic transformation in Ni-Mn-Sn metamagnetic shape memory alloys: A combined approach of time-of-flight neutron spectroscopy and ab-initio calculations
结合不同的实验技术，测定了Ni-Mn-Sn变磁性记忆合金中马氏体相变熵变的不同贡献。振动的贡献已被推断从马氏体和奥氏体相的振动态密度。这已经完成了结合飞行时间中子散射测量和从头计算。此外，还计算了熵变的电子部分。由于马氏体相变发生在两个顺磁相之间，磁性的贡献可以忽略不计，熵变可以简化为两项之和：振动和电子。得到的振动贡献值（-36 \pm 5 J kg^（-1）K^（-1））几乎提供了量热法测得的总熵变（-41 \pm 3 J kg^（-1）K^（-1）），其差值是在实验误差范围内的电子贡献。
2016-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Coherent description of the intrinsic and extrinsic anomalous Hall effect in disordered alloys on an $ab$ $initio$ level
本文对反常霍尔效应（AHE）作了一个统一的描述，它适用于纯合金和无序合金系统，对所有的AHE源一视同仁。这是通过使用完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）格林函数方法结合相干势近似（CPA）合金理论来实现Kubo-Stencheda方程。应用纯元素铁磁体bcc-Fe和fcc-Ni导致的结果完全符合以前的工作。对于fcc-Fe $_x$ Pd $_{1-x}$和fcc-Ni $_x$ Pd $_{1-x}$合金体系，在整个浓度范围内的反常霍尔电导率（AHC）都能达到与实验非常满意的一致。为了解释这些结果的内在AHC的定义的扩展建议。绘制相应的非本征AHC与纵向电导率的线性关系被发现在稀释制度，允许详细讨论的歪斜和侧跳散射过程的作用。
2010-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic properties of superconducting Heusler alloy Ni$_{2}$Nb$_{1+x}$Sn$_{1-x}$: \textit{Ab initio} approach
采用\textit{ab initio}计算方法，系统地研究了NiPDMATHABMN Nb $_{1+x}$ Sn $_{1-x}$（$x$ = 0，0.25，0.50）的结构和电子性质.在这里，投影仪增广波方法（PAW）中实现的维也纳\textit{ab initio}模拟包（VASP）内的广义梯度近似（GGA）的交换相关功能已被使用。本文报道了Ni $_{2}$ Nb Sn和Ni $_{2}$ Nb $_{1.25}$ Sn $_{0.75}$虽然没有结构转变，但Ni $_{2}$ Nb $_{1.5}$ Sn $_{0.5}$可以从立方L2 $_{1}$相转变为四方结构。在非化学计量比合金中，立方晶格参数随着Nb在Sn位点处的掺杂而减小。合金在所有结构中均处于顺磁相。Ni和Nb的3d态之间的杂化引发了四重态畸变。由于立方L2 $_{1}$相中的Nb掺杂，在费米能（EPDMATHABMW）（N（EPDMATHABMW））处的总态密度（DOS）存在显著变化。N（EPDMATHABMW）随着Nb掺杂的增加而增加。但在Ni-$_{2}$-$_{1.5}$的结构转变过程中，N（E-$_{F}$）降低.超导临界温度（TPDMATHABMX）也随Nb在立方相中的掺杂和四角畸变而变化，因为TPDMATHABMX非常依赖于N（EPDMATHABMW）。
2013-04-05 cond-mat.mtrl-sci
The search for high entropy alloys: a high-throughput $\textit{ab-initio}$ approach
虽然正在进行的探索发现新的高熵系统正在慢慢扩展到金属之外，但用于预测多组分系统的固溶体形成能力的合理有效方法仍有待开发。在这篇文章中，我们提出了一种新的高通量的方法，称为"LTVC"，用于估计的转变温度的固溶体：从头算能量被纳入平均场统计力学模型，其中的序参量如下的演变无序。的LTVC方法证实了蒙特卡罗模拟和结果，从目前最可靠的数据为二元，三元，四元和五元系统（96.6%，90.7%，100%和100%，正确的固溶体预测，分别）。通过扫描AFLOW联盟储存库中的数千个系统，可以预测大量以前未知的潜在四元和五元固溶体，以供将来的实验验证。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating ab initio melting property calculations with machine learning: Application to the high entropy alloy TaVCrW
针对高熔点难熔材料熔化性质实验测量难、传统DFT方法计算成本高的问题，提出一种结合专用机器学习势的高效DFT方法，用自由能微扰替代热力学积分，节省80%计算资源，成功应用于高熵合金TaVCrW的熔化性质计算且结果与CALPHAD外推值吻合。
2024-08-16 cond-mat.mtrl-sci
\textit{Ab initio} study of Bi-based half Heusler alloys as potential thermoelectric prospects
本文采用第一性原理方法研究了六种重元素铋基18-VEC半Heusler合金CoTiBi、CoZrBi、CoHfBi、FeVBi、FeNbBi和FeTaBi，以寻找更好的热电前景。动机是由预期的较低的热导率和最近发现的CoZrBi基材料驱动的。值得注意的是，我们计算出的所有系统的功率因数值显示出的$\sim$ 40\%的增量相比，报告的\textit{p}型CoTiSb。我们建议，在Bi位掺杂，考虑到电子功能，将有助于实现建议的功率因数值。有趣的是，与报道的CoTiSb相比，CoTiBi和CoZrBi的热导率被发现较低，而CoHfBi的热导率几乎平行。我们还提供了保守的估计的品质因数，超过报告的CoTiSb和可比的FeNbSb。总的来说，我们的研究结果表明，铋基三元化合物的高热电性能的潜在的新的候选人。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio description of heterostructural alloys: Thermodynamic and structural properties of Mg_x Zn_{1-x} O and Cd_x Zn_{1-x} O
本文研究了ZnO与MgO或CdO的赝二元异质结构合金，通过改变阳离子的比例组成团簇的局部体系。我们调查四重（纤锌矿结构）和六重（岩盐结构）的原子协调。通过密度泛函理论，我们研究了256个16-原子簇分为22类纤锌矿结构和16类岩盐结构的合金系统的总数。每个集群有助于合金的分数是确定为一个给定的温度T和组成x内（i）广义准化学近似，（ii）模型的严格正规的解决方案，和（iii）微观分解模型。从簇分数，我们得出的结论的结晶性和临界组成的平均晶体结构的变化。热力学性质，如混合自由能和混合熵进行了调查的三个不同的统计。我们讨论了两种不同的局部晶格结构的特征原子的距离，结合能，和合金的弹性的后果。对Mg_x Zn_{1-x} O和Cd_x Zn_{1-x} O的性质差异进行了解释和讨论。
2010-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Vibrational and mechanical properties of the highly mismatched (Cd,Be)Te semiconductor alloy : Experiment and ab initio calculations
的（Cd，Be）Te半导体合金，表现出显着的不匹配的键的共价性和刚度澄清其振动和机械性能被用作基准测试的限制的渗滤模型（PM）的工作，以解释复杂的拉曼光谱的相关，但对比度较低的（Zn，Be）硫属化物。实验（x <0.11）结合高压下的Raman散射和X射线衍射以及从头算（x分别在0，0.5和1附近）进行。（宏观）的体积模量B下降到低于碲化镉的值上的未成年人被纳入，在变化与线性B与x的增加预测从头算，从而暗示在大的非谐效应在真正的晶体。然而，没有异常发生在微观（债券）规模的常规双峰PM拉曼信号预测从头算的BeTe键在少数（x约0和0.5）是（勉强）检测实验。虽然在大的Be含量（x约1）相同的双峰信号放松下来反转，一个前所未有的情况下，特定的压力依赖性的规则（x约0和0.5）和反转（x约1）BeTe拉曼双峰符合PM预测。因此，PM同样适用于（Cd，Be）Te，尽管是以松弛的形式，而没有进一步的细化。这增强了该方案作为合金中声子的通用描述符的有效性。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric performance of p-type half-Heusler alloys ScMSb (M = Ni, Pd, Pt) by ab initio calculations
从第一性原理研究了ScNiSb、ScPdSb和ScPtSb的结构、电子和输运性质。电子能带结构内得到的完全相对论MBJLDA方法进行了比较，从标准的GGA计算。所研究的所有化合物都具有间接窄带隙（0.24-0.63 eV）。类空穴载流子的有效质量相对较小（0.27-0.36），并且随着过渡金属组分的原子序数的增加而减小。载流子弛豫时间，所需的电导率的现实计算，近似内的变形势理论。GGA的方法得到高估的传输特性相对于那些来自MBJLDA分析。ScPtSb在高温下获得的最大功率因子为4-6 mWK（^-2 m（^-1）。该值与Fe-Nb-Sb半Heusler合金实验观察到的值相当，因此使ScPtSb成为热电应用的非常好的候选材料。
2018-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning-based estimation and explainable artificial intelligence-supported interpretation of the critical temperature from magnetic ab initio Heusler alloys data
本研究探讨了机器学习在预测磁性Heusler合金临界温度中的适用性，比较了回归与分类模型以替代高耗时的MC计算，并利用XAI方法提取物理关系以增强模型可解释性。
2023-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Modelling Surface Segregation in Compositionally Complex Alloys with Ab-Initio Accuracy
组成复杂的合金或浓缩的固溶体是催化剂设计的最新前沿，但在一种催化剂中混合不同的元素可能会导致表面偏析。原子模拟可以预测偏析模式，但基于平均场模型，团簇膨胀，或经典的原子间势的标准方法往往是有限的多组分合金的描述。我们提出了机器学习的潜力，可以描述表面偏析与近DFT精度。用该方法研究了一种复杂的Co-Cu-Fe-Mo-Ni五元合金。对于该合金，观察到具有相对高的表面能的Co的意外偏析。我们用简单的过渡金属化学来解释这个令人惊讶的机制。
2022-12-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
