Low-temperature properties of PZT solid solutions near the morphotropic phase boundary
采用第一性原理方法研究了Pb（Zr_{1-x} Ti_{x}）O_{3}（PZT）固溶体在低温准同型相界附近的结构、压电和介电性质。三个铁电相被发现存在：一个四面体相较大的x组合物，一个菱形相较小的x组合物，和最近发现的单斜相之间。在该单斜相中，与Zr原子相关的极化行为不同于与Ti原子相关的极化。随着x的减少，前者更快地朝着伪立方[111]方向旋转，并且幅度增加，而后者的旋转滞后，幅度缩小。局部微观结构被发现偏离显着的平均结构，在这些PZT合金相的局部极化的方向和幅度的波动的结果。单斜相的特征在于非常大的压电和介电响应。
2001-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Ground state of (Pb0.94Sr0.06)(Zr0.530Ti0.470)O3 in the morphotropic phase boundary region: Evidence for a monoclinic Cc space group
Pb的赝四方晶系反铁畸变（AFD）相变采用声速法研究了Sr掺杂量为6%的（Zr 0.530 Ti 0.470）O3（PZT）陶瓷（4至320 K），高分辨同步辐射X射线粉末衍射（100至800 K）和高分辨率以及高通量中子粉末衍射测量（4K）解决了有关准同型相界（MPB）区域PZT的真实基态的争论。的中子衍射曲线的多重特征（3/2 1/2 1/2）pc（伪立方或pc指数）和（3/2 3/2 1/2）pc超晶格峰，出现低于AFD转变温度，排除了菱形R3 c空间群。与第一性原理计算的预测和MPB区纯PZT的早期研究结果一致，证实了真正的基态是单斜晶系，属于Cc空间群. 6%Sr ~（2+）的替代和高波长（λ= 2.44 nm）中子的使用对解决MPB区PZT真实基态的争论起到了关键作用。
2014-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Miniature Magnetic Nano islands in a Morphotropic Cobaltite Matrix
高密度磁存储器是自旋电子学、量子计算和节能电子学中的关键部件。纳米尺度下的降维和磁畴稳定性对于磁存储单元的小型化至关重要。然而，诱导磁序和选择性地调整特定位置的自旋轨道耦合仍然具有挑战性。在这里，我们展示了基于钴酸盐同质结构的可切换磁性纳米岛的构建。的磁性和电子状态的横向修改的外延应变，这是区域控制的独立膜。原子上尖锐的晶界隔离了磁性不同区域之间的串扰。磁性纳米岛的最小尺寸直径达到35 nm，实现了每平方英寸400 Gbit的面密度。除了为精确控制的读写方案提供理想的平台外，这种方法还可以在硅和柔性衬底上实现可扩展和图案化的存储器，用于各种应用。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Braiding lateral morphotropic grain boundary in homogeneitic oxides
关联氧化物形成的界面为发现涌现现象和量子态提供了一条重要途径。然而，通过传统的逐层堆叠或自组装，具有沿膜平面集成的可变晶体取向和应变状态的氧化物界面的制造是极其具有挑战性的。在这里，我们报告的创建准同型晶界（GB）横向互连钴矿同质结构。单晶衬底和悬浮的无支撑膜为相干外延和生长取向的约束提供了独立的模板，从而产生无缝和原子级尖锐的GB。混合结构中的电子状态和磁行为由GB横向调制和隔离，从而实现平面矩阵中的人工工程功能。我们的工作提供了一种简单且可扩展的方法，通过控制合成路线制造前所未有的创新界面，并为探索神经形态学，固态电池和催化的潜在应用提供了平台。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Induced Anomalous Phase Transitions and Colossal Enhancement of Piezoelectricity in PbTiO$_3$
利用第一性原理计算，我们发现了一个由压力引起的四方-单斜-菱面-立方相变序列，以及纯化合物中的准同型相界。巨大的介电和压电耦合常数发生在过渡区，在新的复杂的单晶固溶体压电体，如Pb（Mg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$）O $_{3}$ -PbTiO $_{3}$，预计将彻底改变机电应用中观察到的那些。我们的研究结果表明，准同型相界和巨压电效应不需要本征无序，并打开了在简单系统中研究这种效应的可能性。
2005-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Phase diagram of Pb(Zr,Ti)O3 solid solutions from first principles
第一性原理推导的方案，结合铁电和反铁电畸变的自由度，开发研究有限温度下的PbZr 1-xTixO 3固溶体附近的准同型相界的性质。这种数值技术的使用（i）解决了一些Ti成分的单斜基态的争议，（ii）导致发现一个被忽视的阶段，和（iii）产生三个多相点，每个点与四个阶段。额外的中子衍射测量有力地支持了其中的一些预测。
2006-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Finite-temperature properties of PZT alloys from first principles
采用第一性原理方法研究了PbZr{1-x}Ti{x}O3（PZT）固溶体在准同型相界（MPB）附近的有限温度性质.结构和压电预测与实验数据和直接的第一原理结果非常吻合。一个低温单斜相被证实存在，并证明作为一个众所周知的四面体和菱面体相之间的桥梁划定MPB。一个成功的解释，发现在PZT陶瓷的大压电性。
2000-04-21 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Theories of Piezoelectric Materials
压电体的研究一直使用参数化模型拟合实验数据，从1954年德文郡的工作开始。使用这种方法已经学到了很多东西，但是如果材料的性质没有得到很好的理解，它们也可以错过主要的现象，例如认识到低对称性单斜相在morphotropic相边界周围是常见的，这是由低阶Devonshire模型错过的，并且只能出现在高阶模型中。在过去的15年里，一种新的方法已经开发出来，使用第一原理计算，基于基础物理学，除了所需的化学（核电荷）之外没有必要的实验输入。第一性原理理论为铁电行为和压电性质的起源奠定了基础。理论可获得的性质范围继续扩大，预测的准确性也在不断提高。我们正朝着通过计算来设计具有所需特性的材料的能力迈进。在这里，我们的压电材料的行为和能力的理解的一些基本发展预测范围广泛的性能，使用理论方法进行审查。
2007-02-28 cond-mat.mtrl-sci
First principles based atomistic modeling of phase stability in PMN-xPT
利用随机位模型中的位占据率，采用壳模型势对弛豫铁电体（1-x）PbMg_（1/3）Nb_（2/3）O_3-xPbTiO_3（PMN-xPT）进行了分子动力学模拟.在我们的模拟中，PMN在所有温度下都是立方的，并且表现为极性玻璃。当加入少量Ti时，形成弱极性态，但结构无序占主导地位，对称性为菱面体。随着更多的Ti被添加，基态明显是极性的，并且系统是铁电的，但是具有容易旋转的极化方向。在高Ti含量区，固溶体表现出类似于PT的铁电行为，具有四方对称性。随着Ti含量的增加，其基态序列为R-MB-O-MC-T。高温相在所有组成下均为立方相。我们的模拟给出了准同型相界的斜率，这对高温应用至关重要。我们发现，PMN-xPT相图可以理解内的随机网站模型。
2011-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Characterization and manipulation of mixed phase domains in highly-strained BiFeO3 thin films
在高应变BiFeO 3薄膜中，应变驱动的准同型相界（MPB）是由有序的混合相纳米畴（MPN）组成的。通过扫描探针显微镜和同步辐射X射线衍射，八个结构变体的MPN被确定。详细的极化配置内的MPN解决使用角度依赖的压电力显微镜。由所获得的结果的指导下，确定性操纵的MPN已被证明通过控制本地探头的运动。这些发现对于深入理解竞争相之间的相变所产生的机电响应是重要的，从而能够在这个新的MPB系统中进一步探索电子结构，磁电和其他功能。
2012-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Revisit the phase diagram and piezoelectricity of lead zirconate titanate from first principles
该研究利用机器学习深度势模型模拟PZT，重现相图并阐明MPB处铁电纳米畴的极化旋转驱动高压电响应。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of (BiScO3){1-x}-(PbTiO3){x} piezoelectric alloys
本文报道了Eitel等人最近提出的一类（BiScO_3）_{1-x}-（PbTiO_3）_x（BS-PT）合金的第一性原理研究。我们发现（i）BS-PT在准同型相界（MPB）处显示出非常大的结构畸变和极化（我们得到c/a约为1.05-1.08，P_tet约为1.1 C/m^2）;（ii）BS-PT的铁电和压电性能主要由Bi/Pb-6p和O-2 p轨道之间的杂化开始决定，一种机制，是增强后取代的Pb由Bi;和（iii）的压电响应的BS-PT和Pb（Zr_{1-x} Ti_x）O3（PZT）在MPB是可比的，至少就计算值的压电系数d_15的关注。虽然我们的结果与实验基本一致，但它们也表明BS-PT的某些固有性质可能比迄今为止的实验所表明的更好。我们还讨论了PZT的结果，表现出突出的作用所发挥的铅位移在其压电性能。
2003-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, electronic and magnetic properties of new oxide perovskite BaVO3: a first-principles study
采用第一性原理FLAPW-GGA方法，系统研究了新合成的3d 1钙钛矿型BaVO 3的结构、弹性、磁性、电子结构和化学键图像.所得到的结果进行了讨论，比较与现有的实验数据，以及与之前获得的同构和等电子SrVO 3钙钛矿。
2014-11-19 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 studies of the structural, electronic and optical properties of LiInSe2 and LiInTe2 chalcopyrite crystals
采用第一性原理计算，对黄铜矿族化合物中的两个代表性化合物LiInSe 2和LiInTe 2的结构、电子和光学性质进行了详细的计算.这两种材料被证明是直接带隙半导体。电子性质的分析表明，如果Se被Te取代，共价度增加。两种晶体的光学性质的计算允许得到作为波长的函数的折射率的可靠近似。所有的计算结果与现有的实验数据进行了比较，良好的协议被证明。
2014-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic properties and correlation effects in the layered quaternary iron oxyselenide Na2Fe2Se2O from first principles
利用第一性原理计算方法研究了新发现的层状硒氧化合物Na_2Fe_2Se_2O的电子、磁性和关联效应。结果表明，Fe 3d带的电子关联促进了Na2Fe2Se2O从磁性金属或半金属态到反铁磁Mott绝缘态的转变.此外，在Na_2Fe_2Se_2O中的键合图像被描述为离子和共价贡献的各向异性混合物。
2012-06-27 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 Prediction of Electronic Transport in Experimental Semiconductor Heterostructures via Physics-Based Machine Learning
电子输运性质预测的第一性原理技术近年来发展迅速。然而，它仍然是一个挑战，模型异质结构纳入可变性，由于制造工艺。基于机器学习（ML）的材料信息学方法（MI）越来越多地用于加速具有目标特性的新材料的设计和发现，并将第一性原理技术的适用性扩展到更大的系统。然而，很少有研究利用MI来学习电子结构性质，并使用这些知识来预测各自的输运系数。在这项工作中，我们提出了一个电子传输信息学（ETI）框架，该框架训练小系统的从头算模型，并预测硅/锗异质结构的热电势超出了第一原理技术可访问的长度范围，与测量数据相匹配。我们展示了MI的应用，以提取重要的物理，确定电子输运在半导体异质结构，打破了追求的组合策略，特别是热电材料。我们预计，ETI将有广泛的适用性，以不同的材料类别。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of SrTiO3 perovskite using semi-local and hybrid first principles density functional theory
采用密度泛函理论方法，在PBE和HSE水平上研究了钛酸锶钙钛矿的晶格常数。该研究已经在所有3个现有的相，即立方相，正交相和四方相，然而，到目前为止，实验细节仅适用于立方相。
2021-12-21 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
Study of the structural and electronic properties of semimetallic InBi: first-principles calculation of compound with peculiarities of the electronic structure
本文通过第一性原理计算研究半金属InBi的结构与电子性质，揭示其B10结构下能带特殊性导致计算精度偏低，并提出考虑布里渊区高对称点处补偿半金属条件畸变以改善与实验的一致性。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci
The structural, elastic, electronic and optical properties of MgCu under pressure: A first-principles study
采用从头算方法研究了压力对CsCl型金属间化合物MgCu的结构、弹性和电子性质的影响。在常压下研究了其光学性质。我们已经进行了平面波赝势方法的第一性原理密度泛函理论（DFT）的框架内实现的CASTEP代码。计算的结构参数与实验和其他理论结果吻合良好。
2016-11-21 cond-mat.mtrl-sci
The general electronic principle driving size-dependent surface chemical activities of nanomaterials
尺寸可以广泛地影响纳米材料在化学吸附、催化、表面效应等方面的表面化学活性（SCA），但其潜在的电子性质一直是个谜。我们报告了一个一般的电子原理，驱动器的大小依赖SCA的起源相结合的实验探测和理论建模。以H_2O_2在TiO_2上的化学吸附为模型反应，通过实验揭示了表面化学相互作用的中心电子过程在于表面原子轨道从能带态到表面配位键的竞争性重新分配.通过定义轨道势，一个网站依赖的固有电子特性，决定表面活动，我们进一步建立了一个数学模型，揭示了结构因素如何与SCA相关的物理本质，特别是大小的作用。我们发现尺寸效应的电子本质在于它与轨道势的负相关以及对其他结构因素如缺陷和配位数的放大效应。
2020-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Stopping and Momentum Density of Diamond Obtained from First-Principles Calculations
我们通过第一性原理，在无规相位近似下，在不可约极化率的积分中，计算了体晶体的波矢和频率相关介电矩阵的“头”元或（0，0）元。我们近似的宏观“头”元素的逆矩阵的倒数值，并在频率和动量积分，以获得电子的能量损失的质子在低速。金刚石靶的数值计算表明，在离子速度低于0.2原子单位时，带隙会导致电子阻止本领的强烈非线性降低。
2000-07-10 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of structural, electronic and optical properties of HfZn2
用从头算方法研究了近铁磁化合物HfZn 2的结构、电子和光学性质。我们已经进行了平面波赝势方法的第一性原理密度泛函理论（DFT）的框架内实现的CASTEP代码。计算的结构参数与实验结果吻合较好。在我们的工作中，我们已经使用GGA-PBE计算的电子性质，发现其结果表现出类似的能带结构定性的LDA计算结果。电子能带结构揭示了金属的导电性，主要贡献来自Hf-5d态。我们的结构和电子性质的结果进行了比较与实验和其他理论结果，只要这些是可用的。
2016-05-16 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of electronic structure, optical and phonon properties of α-ZrW2O8
ZrW 2 O 8在其整个稳定温度范围内表现出各向同性的负热膨胀，但到目前为止，其物理性质和机制尚未得到充分解决。本文从第一性原理出发，系统地研究了α-ZrW_2O_8的电子结构、弹性、热学、光学和声子性质。广义梯度近似（GGA）的计算和实验之间的协议是令人满意的。计算结果可用于相关材料的设计，当采用ZrW_2 O_8调节陶瓷基复合材料的热膨胀系数时，
2016-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Electronic and Elastic Properties of zincblende III-Arsenide Binary Compounds: First-Principles Study
本文采用第一性原理计算，研究了三价砷化锌二元化合物（BAs，AlAs，GaAs和InAs）的结构、电子和弹性性质。这些性质已被计算使用从头赝势方法的基础上密度泛函理论（DFT）与局域密度近似（LDA）的交换相关势。计算得到的结果与实验数据和其他计算工作进行了比较。它也被发现，我们的结果与LDA是在良好的协议与其他计算工作，只要这些是可用的。
2019-11-27 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
Electronic stopping power in insulators from first principles
利用含时的密度泛函理论，我们从第一性原理计算了从运动的质子或反质子到绝缘材料LiF的电子的能量转移率。电子阻止本领与射弹速度的关系显示出有效阈值速度约为0.2 a. u。对于质子，与最近的实验观察一致，也对于反质子。计算出的质子/反质子阻止功率比在略高于阈值的速度（v~0.4 a.u.）下为~2.4，与2.1的实验值相比。射弹能量损失机制被观察到是固定的和非常局部的。
2007-06-15 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of optical and tunable electronic properties of crystalline Li2TeO3
采用密度泛函理论（DFT）实现的SIESTA软件，对碲酸盐玻璃Li2TeO3晶体的光学和电学性质进行了研究.材料具有单斜对称结构，材料的单元或原胞在各个方向上都是周期性的，这是研究材料性质的一个重要方面。电子结构表明，它是一种宽禁带半导体，在电场作用下，其性质向金属性转变。这种可调特性可用于电子学的各个领域。研究的光学性质表明，Li2TeO3可以作为空穴传输材料（HTM）用于开发高效的钙钛矿太阳能电池，包括其他应用，以及有前途的材料。
2020-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Stacking-Dependent Electronic Properties in GaSe/GaTe Heterobilayers: A First-Principles Study
该研究通过第一性原理计算五种堆叠构型的GaSe/GaTe异质双层，揭示层间配准调控轨道杂化，形成II型能带排列，为纳米电子器件设计提供原子级指导。
2025-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic and electronic properties of Ir-based carbides-antiperovskites Ir3MC (M = Ti, Zr, Nb and Ta) as predicted from first-principles calculations
本文首次研究了用第一性原理计算预测的Ir基碳化物-反钙钛矿型化合物Ir 3 MC（M=Ti，Zr，Nb和Ta）的结构、弹性、电子性质和原子间成键特征。它们的弹性常数，体积，剪切和杨氏模量，压缩性，泊松比，德拜温度进行了评估，并探讨了它们的稳定性，弹性各向异性，脆/韧性行为，以及电子结构的特点与二元碳化物MC具有NaCl型结构的比较。作者希望所提出的结果将有助于未来的合成这些阶段，以及扩大知识组的反钙钛矿型有前途的材料。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of III-V zinc-blende semiconductors from atomistic first principles
为了分析半导体器件中的量子输运，精确的电子结构对于定量预测至关重要。在这里，我们报告的所有III-V族锌半导体化合物的电子结构的理论分析。我们的计算是从密度泛函理论和最近提出的半局域交换[F. Tran和P. Blaha，Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]，在线性松饼罐轨道方案内。计算的带隙和有效质量进行了比较，实验数据和良好的定量协议。使用这里提出的理论方案，III-V族化合物纳米结构中的量子输运可以自信地预测。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci
First-principles electronic-structure calculation of dangling bonds at Si/SiO$_2$ and Ge/GeO$_2$ interfaces
通过第一性原理电子结构计算，研究了Ge/GeO $_2$界面处Ge悬挂键（DBs）没有明显电子自旋共振信号的证据.比较了Si/SiO $_2$和Ge/GeO $_2$界面上DBs的电子结构，发现Ge-DB和Si-DB的电子结构明显不同，Ge-DB态不位于Ge/GeO $_2$界面的带隙内，而Si-DB态明显出现。此外，Ge-DB态的电荷密度分布比Si-DB态的电荷密度分布更宽。这些功能被解释考虑的Ge/GeO $_2$界面的键合网络的金属特性和Ge块体在Ge/GeO $_2$界面由于晶格常数失配的结构变形。
2010-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic, and magnetic properties of Vanadium-based Janus dichalcogenide monolayers: A first-principles study
利用第一性原理计算研究了VSSe，VSeTe，VSTe单分子膜在2 H和1 T相的结构、电子和磁性. 2 H相在VSSe和VSeTe中是能量有利的，而1 T相在VSTe中能量较低。对于2 H相的V基Janus单层膜，磁各向异性的计算显示出一个简单的平面的磁矩。因此，它们不应表现出铁磁相变，而是Berezinskii-Kosterlitz-无铁磁（BKT）相变。一个经典的XY模型与最近邻耦合估计临界温度（T $_{BKT}$）范围从106 K的VSSe到46 K的VSTe。
2020-10-29 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of strain/electronic interplay in ZnO; Stress and temperature dependence of the piezoelectric constants
我们提出了一个第一性原理研究的应力，温度和压电ZnO的电子性质之间的关系。我们的方法是密度泛函理论和密度泛函线性响应在局域密度近似下的平面波赝势实现。我们观察到显着的变化时，材料的压电和介电常数被扭曲。这种应力依赖性是O $2p$和Zn $3d$电子之间强的、键长依赖性的杂化的结果。我们的研究结果表明，可以通过控制ZnO的晶格常数，例如通过在适当的衬底上外延生长，来实现对特定器件应用的压电性能的微调。
2000-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Relativistic First-Principles Full Potential Calculations of Electronic and Structural Properties of group IIIA-VA semiconductors based on Zeroth Order Regular Approximation (ZORA) Hamiltonian
采用零阶正则近似（ZORA）相对论哈密顿量和Kohn-Sham形式的密度泛函理论（KSDFT），在局域自旋密度近似（LSDA）下，对Ⅲ A-VA族（InAs，GaAs，InP）半导体进行了第一性原理全势计算.相对论的影响是通过执行完全相对论，标量相对论和非相对论计算来阐明的。结构和电子能带结构参数的确定，包括分裂能量，带隙，和变形势。利用投影布居加权态密度（PDOS）和重叠布居加权态密度（OPWDOS）研究了平衡态和静水压下的化学键性质。将ZORA结果与增强平面波加局域轨道方法（APW+lo）进行了比较，并进行了实验验证.建立了ZORA相对论哈密顿量用于研究半导体电子和结构性质的可行性和鲁棒性。
2010-05-04 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of the electronic properties of O- and O2-NbSe2 complexes
目的：我们研究了单层二硒化铌（NbSe 2）上的O和O2的相互作用，使用量子Espresso 6.7中的第一性原理计算提供有关复合物的电子性质的理论预测。众所周知，考虑原始纳米材料（如NbSe 2）中的杂质非常重要，因为它可以改变其某些特性。方法：本文对O-和O_2-NbSe_2配合物的电子密度和电子结构进行了拓扑分析和计算。电荷密度差（CDD）和Bader电荷分析表明，O和O2作为氧化剂和积累的电子电荷从NbSe 2。结果：配合物的电子性质计算表明，NbSe 2在吸附O和O2后仍保持其金属性质。净电荷转移的计算表明，原子和分子氧积累了电子电荷，而NbSe 2耗尽了电子电荷。这些结果显示了定制NbSe 2的电子性质的可能性。结论：O和O2与单层NbSe 2的相互作用引起电荷重新分布，同时保持NbSe 2的金属性。在所有情况下，结果与已建立的工作一致，这些工作显示了改变NbSe 2的电子性质的可能性，这可能在纳米技术和其他纳米电子相关器件中开辟一些潜在的应用。
2022-02-12 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles characterization of the structure and electronic structure of $α$-S and Rh-S chalcogenides
我们使用第一性原理计算研究了三种已知形式的Rh-S硫族化合物的结构、电子和热力学性质：Rh $_2$ S $_3$、Rh $_3$ S $_4$和Rh $_{17}$ S $_{15}$。在这种方法中，以前只研究了这些感兴趣的催化材料中的第一种。我们发现，Rh $_{17}$ S $_{15}$结晶在{ \em Pm}\={3}{ \em m}中心对称结构，实验上相信，但从未证实。我们显示这些化合物的能带结构和态密度。最后，我们还研究了固体硫（$α$ -S）的基态结构，由于其要求的128个原子的晶胞和S $_8$单元之间的色散相互作用，这是对完全第一性原理计算提出挑战的少数元素之一。
2009-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties and electronic structure of the incompressible rhenium carbides and nitrides: A first-principles study
利用第一性原理计算，研究了新合成的不可压缩化合物Re 2 C、Re 2 N、Re 3 N和一个类似化合物Re 3 C的结构稳定性、力学性质和电子结构.我们的结果与现有的实验和理论数据吻合得很好。建议的Re 3C被证明是精力充沛，机械和动态稳定，也不可压缩。此外，这些化合物的不可压缩性来源于Re的5d轨道与C或N的2 p轨道杂化的强共价键特征，以及相互连接的键的锯齿形拓扑结构，例如，Re-Re、Re-C或Re-N键。
2015-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic stopping for protons and α particles from first-principles electron dynamics: The case of silicon carbide
我们提出了第一性原理确定具有重大技术意义的半导体材料：碳化硅中质子和α粒子的电子阻止能。计算是基于非平衡模拟的电子响应，快速离子使用实时，时间依赖的密度泛函理论（RT-TDDFT）。我们比较的结果，从这个第一性原理的方法，广泛使用的线性响应形式主义和确定的离子速度范围内的线性响应处理是适当的。我们还使用非平衡电子密度在我们的模拟定量地解决长期存在的问题的速度依赖的有效电荷状态的抛射离子在材料中，由于其在线性响应理论的重要性。我们进一步研究了最近提出的质心路径近似的有效性，以减少从RT-TDDFT模拟获取停止功率曲线的计算成本。
2018-05-01 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of electronic and structural properties of single walled zigzag boron nitride nanotubes doped with the elements of group IV
采用密度泛函理论研究了掺杂元素周期表第IV族元素的（10，0）-氮化硼纳米管（BNNT）的结构、电子性质和稳定性. HOMO-LUMO间隙已被强烈修改和处理的双重方式，通过选择B或N位的掺杂剂原子。形成能计算表明，B位掺杂比N位掺杂稳定.结果还表明，除了B位碳掺杂的BNNT外，所有掺杂剂都使BNNT转变为p型半导体。
2017-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic and electronic properties of Fe3C from first-principles
采用广义梯度近似下的第一性原理计算，预测了Fe3C的晶格参数、弹性常数、振动性质和电子结构.它的九个单晶弹性常数是通过计算总能量或应力作为施加应变的函数而获得的。此外，其中六个是由计算的纵向和横向声学声子分支沿[100]，[010]和[001]方向的初始斜率确定的。三种方法的计算结果吻合较好，多晶弹性模量的计算值与实验值也基本吻合。我们的计算表明，Fe3C是机械稳定的。实验观察到的高弹性各向异性的Fe 3C也证实了我们的研究。基于电子态密度和电荷密度分布，分析了Fe3C中的化学键，发现其表现出金属、共价和离子特征的复杂混合物。
2007-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Dynamics, Mechanical Properties, Electronic Structure and Magnetic Properties of Equiatomic Quaternary Heusler Alloys CrTiCoZ (Z =Al,Si) using first principles calculations
采用第一性原理计算研究了CrTiCoZ（Z= Al/Si）新型四元Heusler合金的结晶稳定性、动力学、力学、电学和磁学性质。Y型III原子构型被认为是这两种化合物的最稳定的结构。这两种化合物的熔化温度分别高达2142 K和2420 K的CrTiCoAl和CrTiCoSi，分别。用GGA-PBE方法计算了CrTiCoAl的电子结构，结果表明CrTiCoAl具有半金属性质。自旋下降通道表现出0.15 eV的直接带隙，而自旋上升通道是金属的，使得CrTiCoAl成为具有100%自旋极化和-2玻尔磁子的可观磁矩的半金属铁磁体。CrTiCoAl的居里温度远高于室温（385 K），而CrTiCoSi的居里温度低于室温（203 K）。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Geometrical and electronic structures of the (5, 3) single-walled gold nanotube from first-principles calculations
在局域密度近似（LDA）下，基于密度泛函理论研究了直径为4纳米的完整和变形（5，3）单壁金纳米管（SWGT）的几何结构和电子结构.计算出的放松的几何形状显示出明显的显着偏差，从那些理想的轧制三角形金片。结果表明，不同的应变对SWGT的电子结构和态密度有不同的影响。小的剪切应变会降低形变SWGT的单金原子结合能，这与实验观测结果一致。最后，我们发现有限SWGT可以显示金属-半导体的转变。
2007-07-17 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Electronic Structure of Mn doped GaAs, GaP, and GaN semiconductors
基于局域自旋密度近似（LSDA）和自相互作用修正的局域自旋密度方法（SIC-LSD），对Mn掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的电子结构进行了第一性原理计算.我们发现，这是至关重要的，使用自相互作用自由的方法来正确地描述电子基态。的SIC-LSD计算预测适当的电子基态配置的Mn在GaAs，GaP和GAN。对（GaMn）As中的磁矩和p-d交换进行了定量计算，结果与实验符合得很好。这些结果使我们能够验证常用的磁性半导体模型。此外，我们讨论了从密度泛函理论计算中提取局域能级结合能的微妙问题。我们提出了三种方法，考虑到最终状态的影响，以估计的结合能的锰在GaAs的d水平。我们发现计算值和估计从photoemisison实验之间有很好的协议。
2006-10-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on the stability and electronic structure of monolayer GaSe with trigonal-antiprismatic structure
采用第一性原理计算研究了最近发现的一种新的多晶型--三角反棱柱（AP）结构的GaSe单层膜的结构稳定性和电子态. AP相GaSe单层被发现是稳定的，并且能量和晶格常数的差异是小的，当与传统的三角棱镜（P）结构的GaSe单层被发现是基态的计算相比。此外，它揭示了P相和AP相的GaSe单层膜的相对稳定性反转拉伸应变。这些计算结果提供了深入了解AP相的GaSe单层在外延生长的GaSe薄膜的形成机制。
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Interaction Effects in the Electronic Structure of B20-type CoSi: First-Principles Density Functional Study
我们对非磁性B20型CoSi进行了完全相对论第一性原理密度泛函计算。自旋-轨道相互作用对手性晶体的电子结构有着重要的影响。计算的费米能周围的能带结构示出了由$real$ - $spin$ Weyl哈密顿量表示的布洛赫矢量$k$ -线性色散，即，无质量的狄拉克哈密顿量在$Γ$点附近的等能面上，我们发现了Bloch $\boldsymbol k$ -矢量空间（动量空间）中的刺猬状自旋织构. $k$线性色散的费米速度约为0.22 $v^g_F$，其中$v^g_F$是石墨烯的费米速度。
2014-01-25 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electronic polarization of III-V nanotubes
采用第一性原理研究了BN和AlN纳米管及其石墨片在外加电场作用下的电子极化。我们发现锯齿形纳米管的原子极化率随直径的减小而增大，而扶手椅形纳米管的原子极化率随直径的减小而减小。极化的变化与B或Al原子周围的键的外角有关，而与N原子周围的键的外角无关。锯齿形纳米管的极化随着直径的减小而增加，这是由于当它们被缠绕成管状时，外角的大变化引起的。另一方面，键长的减小导致薄扶手椅型纳米管的弱极化。
2008-06-27 cond-mat.mtrl-sci
First principles electronic structure of spinel LiCr2O4: A possible half-metal?
我们采用第一性原理电子结构计算来研究假设的（但似乎合理的）氧化物尖晶石，LiCr 2 O 4与d^{2.5}电子配置。在第一性原理框架下，通过结构弛豫得到了该化合物的晶胞（立方）和内部（氧位）结构参数。在单电子能带图中，我们发现LiCr_2 O_4是磁性的，是一种候选的半金属。电子结构是从密切相关的和众所周知的金红石半金属氧化铬有很大的不同。特别是，我们发现一个较小的导带宽度的尖晶石化合物，也许是由于不同的拓扑结构的尖晶石晶体结构，和降低的氧化态。在LiCr_2 O_4立方晶体结构的参数空间中映射了其磁性和半金属性。与超导LiTi 2 O 4（d^{0.5}）、重费米子LiV 2 O 4（d^{1.5}）和电荷有序LiMn 2 O 4（d^{3.5}）的比较表明，在这些非常不同的材料中，几乎刚性的能带图像涉及E_F位置的简单移动。比较还与ZnV 2 O 4（d^{2}），相关绝缘体，经历了结构和反铁磁相变的电子结构。
2004-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Hartree-Fock Pseudopotential on the First-principles Electronic Structure
密度泛函理论（DFT）在处理元素的定域态时会遇到严重的困难，例如具有占据d态的过渡金属和氧。相比之下，Hartree-Fock（HF）方法可以更好地处理这种局域态。在这里，我们开发HF赝势一起使用的DFT固体。计算成本与标准DFT相当。对一系列具有不同物理性质的II-VI、III-V和IV族半导体的计算表明，含有d电子的系统的带隙明显改善，从而指出了电子理论的新方向。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electronic excitations in solids with SPEX
我们描述的软件包DAC，它允许第一性原理计算的准粒子和集体电子激发在固体中使用的技术，从多体微扰理论。该方法基于全势线性增强平面波（FLAPW）方法，该方法平等对待核心电子和价电子，可应用于各种材料，包括过渡金属和稀土。经过讨论的基本功能，有助于高数值效率的代码，我们提出了说明性的结果准粒子能带结构计算的GW近似内的电子自能，电子能量损失谱与带间和带内跃迁以及局域场效应，和自旋波谱的巡回铁磁体。在所有情况下，包括多体相关条款导致非常好的定量协议与实验光谱。
2011-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Angle-resolved photoemission and first-principles electronic structure of single-crystalline $α$-uranium (001)
继续Opeil等人[Phys. Rev. B \textbf{73}，165109（2006）]的工作开始的光电发射研究，在本文中，我们报告了在173 K下对高质量单晶$α$ -铀进行的角分辨光电发射光谱（ARPES）研究的结果。使用X射线劳厄和低能电子衍射（LEED）图案的表面重建效果的情况下进行验证。我们比较的ARPES强度图与第一性原理能带结构计算使用广义梯度近似（GGA），我们发现良好的相关性与计算的色散的电子带。
2006-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Lattice vibrations and electronic properties of GaSe nanosheets from first principles
用密度泛函微扰理论研究了体材料$\varepsilon$ -GaSe和单、双、三四层GaSe的电子性质和晶格动力学.少四层系统是具有基本带隙的间接性质的半导体，并且在价带的顶部观察到墨西哥帽形状。声子分支分析揭示了所有系统的动力学稳定性与二维系统中的LO-TO分裂击穿一起考虑。平面内（E）和面外（A）带中心晶格振动主导拉曼和IR光谱。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci
