First-principles investigation of graphene fluoride and graphane
利用密度泛函理论研究了石墨烯和氟化石墨烯的不同化学计量构型。它们的结构和电子性质进行了比较，我们指出了各种配置之间的异同。发现石墨烷和氟化石墨烯之间的巨大差异是由氟原子上存在电荷引起的。一个新的配置，这是更稳定的比船的配置，预计氟化石墨烯。我们还进行GW计算两个石墨烯衍生物的电子带隙。这些带隙和计算的杨氏模量与现有的实验数据不一致。这可能表明实验样品含有大量缺陷或仅部分被H或F覆盖。
2010-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Studies on the Structures and Physical Properties of Crystal Polymorphs for Poly(Vinylidene Fluoride) Based on the Density Functional Theory
利用CRYSTAL软件对聚偏氟乙烯（PVDF）的所有多晶型物的结构和电子态进行了不同水平的计算。PBE 0/cc-pVTZ体系的晶格常数计算值与实验值吻合较好。明确了PVDF的分子结构。导出的电子和声子色散密切对应的实验价X射线光电子和红外（IR）/拉曼光谱，分别。测定了极性晶体中的自发极化量，并讨论了长程库仑相互作用的影响。本报告中使用的计算方法被证实是精确的，并显示出检查铁电聚合物的承诺。
2014-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Core Spectroscopy of Scandium Fluoride Polymorphs
氟化钪的结构，能量和电子性质的微观知识仍然是不完整的，尽管这种材料作为制造铝钪合金的中间体。在工作的基础上的第一性原理计算和X-射线光谱，我们评估的稳定性和电子结构的计算预测的六个ScF $_3$多晶型，其中两个对应于实验解决的单晶相。在基于密度泛函理论（DFT）的理论分析中，我们根据它们的形成能、电荷密度分布和电子性质（带隙和态密度）确定多晶型物之间的相似性。我们发现材料的低温相和高温相的结果之间存在惊人的相似性，间接证实了它们之间发生的转变主要由晶格的刚性旋转组成。有了这些知识，我们研究的X射线吸收光谱从Sc和F K-边缘对比的第一原理的结果，从解决方案的Bethe-Salpeter方程顶部的全电子DFT与高能量分辨率的荧光检测测量。计算结果的分析揭示了电子起源的吸收最大值，并提供了信息的突出的激子效应，表征所有光谱。与测量结果的比较证实，样品主要由高温和低温多晶型的ScF $_3$。然而，实验结果中的一些细节表明，探测的粉末样品可能含有缺陷和/或残留的亚稳多晶型物的痕迹。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Band Gaps and Optical Spectra from Single- and Double-Layer Fluorographene to Graphite Fluoride: Many-Body Effects and Excitonic States
我们比较了单层和双层氟化石墨与块状氟化石墨的第一性原理带隙和光学吸收光谱。电子性质的计算使用多体GW近似和光谱使用Bethe-Salpeter方程（BSE）。包含电子-空穴相互作用对于预测低能激子吸收峰是至关重要的。第一激子峰的位置在单层、双层和多层氟石墨烯中是相同的，这可以表明吸收光谱的开始在这些材料中没有不同。
2014-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Calculated high-pressure structural properties, lattice dynamics and quasi particle band structures of perovskite fluorides KZnF 3 , CsCaF 3 and BaLiF 3
用密度泛函理论对钙钛矿结构氟化物KZnF_3、CsCaF_3和BaLiF_3的高压结构性质、晶格动力学和能带结构进行了详细的研究。计算的结构性质，包括弹性常数和状态方程符合得很好，与现有的实验信息。声子色散曲线与现有的实验非弹性中子散射数据符合得很好。这些氟化物的电子结构已经使用准粒子自洽近似计算[公式：见正文]。[公式：计算表明，所有研究的氟化物都是宽带隙绝缘体，并且带隙明显大于通过标准局域密度近似获得的带隙，因此强调了钙钛矿氟化物中准粒子校正的重要性。
2016-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel Barrier to Spin Filter: Electronic Transport Characteristics of Transition Metal Atom Encapsulated in Smallest Cadmium Telluride Cage
我们报告了基于第一性原理理论的比较电子输运研究的原子链的Au，裸Cd 9 Te 9笼状团簇和单一的过渡金属（TM）（Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ru，Rh，Pd）原子封装在Cd 9 Te 9使用Au（111）作为电极。裸簇是半导体的，并且在特定的外加偏压下充当隧道势垒，并且在此之外，器件具有线性电流-电压关系。在器件的I-V特性曲线中，几种TM（Ti，V，Cr，Mn，Fe）材料表现出半金属特性和自旋过滤效应。对金属、半导体和半金属纳米结构的I-V特性进行了详细的定性和定量分析。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Local Density Approximation Description of the Electronic Properties of Zinc Blende Cadmium Sulfide (zb-CdS)
在局域密度泛函近似（LDA）下，报道了锌掺杂CdS的从头算自洽电子能带。我们的第一个原则，非相对论和基态计算采用了局域密度势和原子轨道的线性组合（LCAO）。在Bagayoko，Zhao和Williams（BZW）方法的框架内，我们自洽地求解了Kohn-Sham方程和根据占据态的波函数给出基态密度的方程。我们计算的直接带隙为2.39 eV，在这一点上，与实验一致。我们的计算再现了导带和价带态密度的峰值，在实验的不确定性。计算的电子有效质量与实验结果一致。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The catalytic activity of gold/cadmium sulfide (Au/CdS) nanocrystals
半导体纳米晶体（NC）是未来光电器件和其他能量收集应用的基石。虽然能源需求一直在增加，但能源正在减少。氢气是一种绿色能源，用于航天飞机和其他交通工具。使用半导体如TiO 2的氢生产受到若干限制，因此，需要用于氢生产的替代技术。最近，已经研究了使用不同纳米结构的催化剂。1 -6在该项目中，我们研究了金/硫化镉（Au/CdS）NCs将质子定性还原为氢气的催化活性。由于等离子体共振，Au/CdS纳米粒子吸收大量可见光光子并产生电子空穴对。激发态电子迁移到催化剂上，质子被还原，而纳米碳表面上的配体取代空穴。因此，由于从金属到半导体材料的能量转移，发生了相变。使用Au/CdS金属半导体NC的制氢比使用CdS半导体NC的制氢更有效。
2015-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in X-ray absorption spectra of fluoride salts and their surfaces
操作X射线吸收光谱（XAS）可以探测电极-电解质界面，具有个位数的纳米深度分辨率，并提供了丰富的洞察原型电池的演变和库仑效率或退化，前提是光谱可以可靠地解释局部氧化态，原子配位和激发原子的电子结构。为此，我们探索氟K-边缘XAS的单-（锂，钠，钾）和二价（镁，钙，锌）氟化物盐从理论的角度来看，并发现了令人惊讶的水平详细的电子结构信息，这些材料，尽管相对可预测的氧化态和离子性的氟阴离子和金属阳离子。利用最近开发的多体方法的基础上的delta-SCF方法，我们计算的XAS使用密度泛函理论和实验的光谱轮廓被很好地再现，尽管在文献中，我们可以纠正在我们的模拟能量对齐的一些实验差异。我们概述了一个一般的方法来解释在一个简单的激子模型方面的主要XAS峰能量的变化，并解释线形状的差异导致混合的核心激发态与金属d字符（特别是K和Ca）。考虑到最终的应用程序不断发展的接口，一些理解的作用，表面和它们的终端在定义新的光谱特征提供了指示这种测量的灵敏度，在界面化学的变化。
2022-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Structural stability, electronic structure and optical properties of dimension controlled self-assembled structures from clusters of cadmium telluride
本文报道了以笼状Cd9Te9团簇为超原子，基于第一性原理对团簇组装材料的稳定性、电子结构和光学性质进行的一维、二维和三维纳米结构研究。对于不同的立方晶格，块体3D自组装形成2D堆叠结构。与简单立方、体心和锌立方型堆叠相比，面心堆叠是最稳定的。二维叠层形成为簇组装的单分子膜，并且来自面心结构的单分子膜是最稳定的。此外，具有更多数量的簇间键的簇链（或线）也被认为是动态稳定的。讨论了这些自组装纳米结构的电子结构、带隙、介电常数和吸收光谱以及声子色散。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Band structure and decay channels of thorium-229 low-lying isomeric state for ensemble of thorium atoms adsorbed on calcium fluoride
本文研究了硝酸钍水溶液在CaF_2表面上的液相原子层沉积所吸附的钍原子的电子结构。用XPS和REELS技术研究了Th/CaF_2体系在CaF_2衬底上表面层中原子的化学状态和能带结构的变化。发现Th/CaF_2体系的REELS谱在低能损区（3-7 eV）有一些峰，而纯CaF_2体系的REELS谱在低能损区（3-7 eV）有一些峰。它的结论是，在REELS光谱中观察到的功能的存在下，与钍原子的化学状态，是由在Th/CaF 2界面处的未补偿的化学键的存在下，因此，由未结合的钍原子的6d-和7s-电子的存在下引起的。假设钍-229和钍-232原子的电子组态是等效的，对钍-229核的激发态通过电子转换通道的时间衰减进行了估算。发现6d电子的弛豫时间约为40 μs，7s电子的弛豫时间约为1 μs。
2015-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Assessing exchange-correlation functional performance for structure and property predictions of oxyfluoride compounds from first principles
受有序氟化物和氟氧化物的电子和光学性质设计的复兴的启发，我们提出了一个密度泛函理论（DFT）研究19种材料的结构，从简单到复杂，和可变的氧氟比。我们专注于理解的准确性的交换相关势（$V_{xc}$）DFT预测的结构，电子和晶格动力学性质在四个不同的理论水平，\emph{i.e.}，局域密度近似（LDA），广义梯度近似（GGA），元GGA，和混合功能水平，其中包括分数的确切交换。我们详细研究了元GGA泛函MS 2 [Sun \emph{et al} .，物理学\修订版本\信件：\textbf{111}，106401（2013）]和SCAN [Sun \emph{et al} .，物理学\修订版本\信件：\textbf{115}，036402（2015）]，并且表明尽管元GGA在描述电子结构和声子频率方面显示出对LDA和GGA泛函的改进，但是氟化物和氟氧化物的静态结构性质通常由GGA级泛函PBesol更准确地预测。LDA计算的结果对于任何化合物都是不令人满意的，无论氧浓度如何。PBESol或HSE 06在所有氧化物或所有氟化物化合物中均具有良好的性能。对于氟氧化物，PBESol在所有氧浓度下的结构特性始终更准确，但是，我们强调需要对具有可变组成的氟氧化物进行详细的性能评估。“最佳”泛函预计将更强烈地依赖于感兴趣的属性。我们的研究提供了有用的见解，在选择一个$V_{xc}$，实现最佳的性…
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Jahn-Teller distortion driven ferromagnetism in a perovskite fluoride monolayer
本研究发现钙钛矿氟化物KCrF₃单层可保留块体中的Jahn-Teller畸变，产生交错轨道有序和铁磁性，阐明了不同结构畸变对性质的影响，为二维铁磁体设计提供了新思路。
2023-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis and Electronic Structure of a Crystalline Stack of MXene Sheets
尽管在过去十年中对MXene感兴趣，但所有报道的MXene都具有表面末端（-O、-OH、-F）的随机混合物。此外，重新堆叠的膜具有乱层无序，并且通常在它们的层之间含有离子、溶剂和其他物质。在这里，我们报告Y2 CF2，一个层状晶体的晶胞同构的MXene，其中层只被氟阴离子。我们通过高温固相反应直接合成3D晶体，这提供了高产率和纯度的3D晶体，并确保只有氟离子终止层。我们使用实验和计算技术相结合的晶体结构和电子性质的特点。我们发现，相对较强的静电相互作用将层结合在一起形成3D晶体，并且层之间缺乏轨道重叠导致Y2 CF2被描述为彼此电绝缘的MXene状片的板。因此，我们认为Y2 CF2是MXene样片的纯3D晶体堆叠。此外，Y2 CF2是第一个实验合成的过渡金属碳化物氟化物。我们希望这项工作能激发对过渡金属碳化物氟化物的进一步探索，这是一个潜在的大而有用的组合物类别。
2019-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent Characteristics and Oxidation of Cadmium
本文利用第一性原理计算研究最薄Cd晶体的结构、电子与振动性质，预测其保持金属性但易氧化并形成带隙2.10 eV的半导体双层CdO。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Effect of fluorine patterns on electronic transport in fluorinated graphene
在随机反应分子动力学模拟的框架内，我们开发了一种统计方法来生成具有所需氟分布的氟化石墨烯结构。研究了不同功能化程度和体系有序度下氟化石墨烯的电子输运性质。我们发现氟分布的不规则性和电子性质之间有很强的相关性。特别是，所提出的考虑使我们能够再现实验观察到的氟化石墨烯的传输特性中的电子-空穴不对称性和最近在10%氟化物含量下揭示的电导率峰。
2019-09-25 cond-mat.mtrl-sci
High-energy exciton transitions in quasi-two-dimensional cadmium chalcogenide nanoplatelets
已知镉硫族化物的半导体纳米颗粒在布里渊区（BZ）的$Γ$点处表现出明显的厚度依赖性$E_0$系列激子跃迁。在这项工作中，我们报告了一个实验证据的高能量系列的激子跃迁，这起源于BZ点不同于$Γ$点，在家庭的镉硫属化物准二维纳米片（NPLs）。除了可见光区的$E_0$激子带外，还观察到CdTe、CdSe和CdS NPL的强紫外吸收带，表明其具有明显的尺寸效应。这些新的带归因于类似于在块状晶体中观察到的$E_1$、$E_1+Δ_1$和$E_2$系列的跃迁。电子结构和吸收光谱的第一性原理DFT计算支持这一解释，并表明，这些光学跃迁的主要贡献来自于二维BZ的$X$和$M$点，这源于三维BZ的$L$和$X$点。同时，多带有效质量模型很好地描述了$Γ$点的$E_0$系列跃迁。对紫外激子带的观察揭示了镉硫族化物NPL在紫外光谱区的可调谐光学性质，这可能是实际应用中感兴趣的。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial engineering of flat silver fluorides cuprate analogs
生长态的AgF2具有与绝缘铜酸盐非常相似的电子结构，但它是极负电性的，这使得它难以处理和掺杂。此外，层的屈曲减少了磁相互作用并增强了不需要的自陷晶格效应。我们认为，外延工程可以解决所有这些问题。通过使用高吞吐量的方法和第一性原理计算，我们找到了一组候选衬底，它可以维持化学侵蚀性的AgF2，并在同一时间具有良好的晶格参数匹配异质外延，提高AgF2的磁性和输运性质，并打开的可能性，场效应载流子注入，以实现新一代的高Tc超导体。根据磁机制，并由铜氧化物外推，我们预言单层超导临界温度可达195 K。
2020-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of a weak magnetic field on ductile-brittle transition in micro-cutting of single-crystal calcium fluoride
当弱磁场改变材料塑性时，磁塑性发生，并提供了一种可行的解决方案来增强脆性材料的延性模式切削。本研究证明了非磁性单晶氟化钙（CaF 2）的磁塑性效应的敏感性。在20 mT弱磁场作用下的微变形实验中证实了磁塑性对CaF 2的影响。在磁场的作用下，表面堆积效应减弱10-15 nm，塑性区扩大，裂纹扩展受到抑制。沿CaF 2（111）晶面不同晶向的微切削试验表明，在磁塑性的帮助下，加工表面的韧脆转变增加，其中沿[11-2]晶向从512 nm到664-806 nm的范围内韧脆转变增加最大。同时，亚表面损伤层在磁场的影响下同时变薄。磁场相对于单晶取向和切割方向的各向异性的影响也被观察到。推导出一个分析模型，以确定一个成功地描述了各向异性的取向因子M，同时考虑单晶位错行为，材料断裂韧性，和方向的磁场。通过密度泛函理论计算证实了以前提出的缺陷组态中非单重电子态形成的磁塑性理论机制。弱磁场对塑性影响的成功发现为非磁性材料的磁辅助微切削的采用提供了机会。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Light induced decoupling of electronic and magnetic properties in manganites
本文构建 CdS/LSMO 光电子异质结构，通过光生载流子注入使电阻在转变温度下降低约37%，并发现光响应与磁响应解耦。
2023-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Tribo/piezoelectic Electrospun Nanofibers for Energy Harvesting Enhancement in Flexible Electronics
本文通过电纺技术制备聚偏二氟乙烯基纳米纤维，结合碳纳米管和石墨烯纳米片增强压电性能，提升柔性电子能量收集效率。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Efficient On-the-Fly Interpolation Technique for Bethe-Salpeter Calculations of Optical Spectra
Bethe-Salpeter形式主义代表了当今从第一性原理计算晶体系统的中性激发能和光谱的最精确的方法。Bethe-Salpeter的计算结果与实验结果非常吻合，但在电子波矢的采样方面却很难收敛。因此，即使按照今天的标准，良好收敛的光谱也需要大量的计算和存储器资源。这些瓶颈阻碍了对具有重大技术意义的系统的研究。它们也是研究导出量如压电反射率、热反射率或共振拉曼强度的障碍。我们提出了一种新的方法，减少了工作量需要达到一个给定的精度。它是基于一个双网格上的飞行内插布里渊区，结合Lanczos算法。它实现了显着的速度和减少内存需求。该技术在硅、砷化镓和氟化锂的精度方面是基准。作为布里渊区点密度的函数的方法的性能的缩放比常规实现方式好得多。我们还比较了我们的方法与文献中提出的其他类似的技术。
2016-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Sodium induced beneficial effects in wide bandgap Cu(In,Ga)S2 solar cell with 15.7% efficiency
University of Luxembourg（卢森堡大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)（巴登-符腾堡太阳能和氢能研究中心）
钠掺杂优化了宽禁带CIGS太阳能电池的结构和光电性能，使其达到15.7%的高效率。
2025-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of Size and Shape on Electronic and Optical Properties of CdSe Quantum Dots
本文采用8带k $\cdot$ p模型，考虑价力场的影响，研究了尺寸和形状对硒化镉量子点的电学和光学性质的影响。研究了影响其性质的主要因素，包括能带混合几率、空间电荷分布、跃迁矩阵元和费米因子。发现体积较大的CdSe点具有较小的带隙，但较高的过渡矩阵元素和费米因子。点的最大光学增益被观察到有一个最初的积极，然后负相关性与它们的真实空间的大小作为各种因素的综合影响的结果。对于形状效应，立方量子点具有更小的带隙，费米因子和过渡矩阵元素比球形量子点，由于更高的水平的不对称性和不同的表面效应。因此，立方体点具有较低的发射能量，较小的放大率。近E1-H1跃迁的出现使立方量子点的增益谱变宽。立方体和球形点都被证明是在可见光范围内的光学器件的有前途的候选人。我们已经证明，尺寸和形状的变化都可以有效地改变量子点的性质，因此建议在优化任何所需应用的性能时考虑这两个因素。
2017-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of Halogen Substituents on Charge Transport Properties of n-type Organic Semiconductors: A Theoretical Study
本研究通过理论计算探讨卤素取代基对n型有机半导体TIPS-TAP电荷传输性质的影响，发现氟取代因强吸电子效应降低迁移率，揭示了电子效应在电荷传输中的关键作用。
2024-05-27 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Interfacial Effects on Solid Electrolyte Interphase in Lithium-ion Batteries
界面处钝化层的存在是实现现代锂离子（Li离子）电池的主要因素。它们的特性决定了电池的循环寿命、性能和安全性。一种特殊情况是固体电解质中间相（SEI），一种由于电解质的不稳定性和随后在阳极表面的分解而形成的异质多组分膜。SEI充当阻碍电解质进一步分解的钝化层，这对库仑效率是有害的。在这项工作中，我们使用第一性原理模拟研究氟化锂（LiF）和碳酸锂（Li $_2$ CO $_3$）之间的界面的动力学和电子特性，这两种常见的SEI组件存在于具有有机液体电解质的锂离子电池中。我们发现，这些组件之间的一致的接口，限制在他们每个人的应变低于3%。我们发现，界面引起的弗伦克尔缺陷的形成能量的大幅度增加，产生Li空位的LiF和Li晶体中的Li $_2$ CO $_3$负责运输。另一方面，Li间隙跳跃势垒从体Li $_2$ CO $_3$中的$0.3$ eV降低到所考虑的界面结构中的$0.10$或$0.22$ eV，表明界面的有利作用。在异质SEI中控制这两种效应对于在SEI中保持快速离子传输是至关重要的。我们进一步进行了Car-Parrinello分子动力学模拟，以探讨在我们的界面结构，这揭示了增强的界面附近的锂离子扩散的锂离子传导。了解多相SEI的界面特性是实现下一代电池的重要前沿。
2020-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
