Phase transitions of LaMnO$_3$ and SrRuO$_3$ from DFT + U based machine learning force fields simulations
本文结合 MLFF 与 DFT+U 分子动力学，模拟 LaMnO$_3$ 和 SrRuO$_3$ 的温度相关结构相变，并提出通过与实验结构对比确定合适的 $U$ 值。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure, cohesive properties and magnetism of SrRuO$_3$; a theoretical investigation
我们已经进行了广泛的测试的能力的密度泛函理论的几个近似的交换相关功能，局域密度近似+Hubbard $U$和局域密度近似+动态平均场论来描述磁性和电子性质的SrRuO $_3$。我们专注于铁磁相，说明正交低温结构与立方高温结构之间的差异。我们评估如何磁性，光谱功能，和凝聚力的性质受到影响的方法，现场哈伯德$U$和双重计数校正。此外，我们比较了准粒子的重量$Z$，这是反过来相比，实验结果的杂质求解器的影响。从不同的治疗所产生的光谱功能也比较实验数据。自旋轨道耦合的影响也进行了研究，使我们能够确定的轨道时刻。在正交相的轨道时刻被发现是倾斜的自旋时刻，强调的重要性，考虑到扭曲的氧八面体。
2014-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Original Ultra-hard Orthorhombic Carbon allotropes C8 with lonsdaleite-type lon topology: Crystallographic and DFT investigations
本研究基于晶体学工程与 DFT 计算，提出了三种具有 lonsdaleite 型 lon 拓扑的正交晶系碳同素异形体 C8，证实其具有超硬特性、动力学稳定性及接近金刚石的比热。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of bulk and thin film SrRuO$_3$: a search for the metal-insulator transition
我们计算的4 $d$铁磁体SrRuO $_3$在散装和薄膜形式的性质，目的是了解实验观察到的金属到绝缘体的转变，在减少厚度。虽然4个$d$轨道的空间范围相当大，但许多实验结果表明，电子-电子相关性在确定这种材料的电子结构中起着重要作用。为了研究关联的重要性，我们使用了两种超越传统的局域密度近似的密度泛函理论：局域自旋密度近似+ Hubbard $U$（LSDA+ $U$）和赝势自相互作用修正（pseudo-SIC）方法。我们发现，与LSDA预测的电子结构的细节不同意与实验光谱数据为体和薄膜SrRuO $_3$。改进发现，包括电子-电子的相关性，我们认为，体正交SrRuO $_3$是一个{ \it弱强相关}铁磁体，其电子结构是最好的描述由0.6 eV的现场哈伯德项，或等效的自相互作用误差的校正。我们还执行{ \it从头计算}运输计算，确认SrRuO $_3$具有负自旋极化在费米能级，由于少数Ru 4 $d$带中心的位置。即使在我们的计算中包含的相关性，我们无法重现实验观察到的金属-绝缘体转变，这表明SrRuO $_3$超薄膜的电子行为可能是由外在因素，如表面无序和缺陷。
2008-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Directional Dependence of the Electronic and Transport Properties of 2D Monolayer Orthorhombic Diboron Dinitride (o-B2N2): DFT coupled with NEGF Study
二维纳米材料的结构和电子性质的调控为电子器件应用提供了新的研究范式。在这项工作中，第一性原理密度泛函理论为基础的方法被用来调查的结构，电子和输运性质的正交二硼二氮化物为基础的多晶型。有趣的是，与绝缘体和各向同性的六方氮化硼相比，它描绘了具有稳健的各向异性行为的低带隙半导体性质。我们还可以通过外部面内机械应变来调整半导体B2N2基结构的结构和电子性质。此外，通过采用Landauer Buttiker方法，电子传输函数和电流计算揭示了基于二硼二氮化物的多晶型物显示出稳健的量子输运性质的方向依赖性各向异性。我们已经证明了方向依赖性的电流在两个垂直的方向，我们已经观察到的电流比约61.75在0.8 V.所有这些发现，如方向依赖性各向异性的传输函数，电流电压特性，和带隙调谐，表明这种基于B2N2的单层的适用性可以是有前途的未来电子器件的应用。
2021-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the anomalous Hall effect of SrRuO$_3$ thin films by strain: a first principles study
基于最近在铁磁超薄膜SrRuO $_3$（SRO）中观察到的非常规霍尔效应，我们利用密度泛函理论计算研究了应变诱导氧八面体畸变对SRO超薄膜电子结构和反常霍尔响应的影响.研究结果表明，在SrTiO $_3$上生长的铁磁SRO薄膜（$-$ 0.47 $\%$的面内应变）具有正交晶系（倾斜和旋转）畸变结构，并且随着衬底引起的压缩应变量的增加，发现八面体倾斜角逐渐被抑制，在NdGaO $_3$（$-$ 1.7 $\%$的面内应变）上生长的SRO膜稳定在四方畸变结构（具有零倾斜）中。Berry曲率计算结果表明，$+$在$-$应变为1.7时的反常霍尔电导率为正值（76 S/cm），而在$-$应变$-$ 0.47时的反常霍尔电导率为负值（156 S/cm）.我们发现的异常霍尔效应的行为归因于响应于剪裁由衬底诱导的应变驱动的氧八面体畸变而产生的电子结构中的节点动力学。我们还计算了应变介导的异常霍尔电导率作为减少磁化强度的函数，通过按比例缩小Ru原子内部的交换场的大小，找到与实验观察良好的定性一致，这表明Ru自旋矩的纵向热涨落对该系统中的异常霍尔效应的强烈影响。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetism in orthorhombic $Pnma$ structure through group theory and DFT calculations
通过DFT计算在正交$Pnma$结构的BiFeO$_3$和CaMnO$_3$中发现交变磁最低能量相，并利用磁空间群对称性分析解释了无SOI时的能带自旋劈裂现象。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Possible Orthorhombic Phase of Ta$_2$O$_5$ under High Pressures
本文通过DFT计算与结构搜索预测了Ta$_2$O$_5$在约70-200 GPa高压下的正交相Y-Ta$_2$O$_5$，发现其具有最高Ta-O配位数、直接宽带隙半导体特性，并揭示了核量子效应对高压相稳定性分析的重要影响。
2025-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Phase driven magnetic and optoelectronic properties ofLa2CrNiO6: A DFT and Monte Carlo perspective
为了寻找自旋电子器件用的铁磁绝缘体，我们采用第一性原理密度泛函理论和蒙特卡罗模拟技术研究了La 2CrNiO 6（LCNO）的电学、光学和磁学性质。首先，我们采用溶胶-凝胶法制备了LCNO，并在Rietveld机理下用全谱仪对X射线衍射值进行了修正。得到的正交Pbnm和立方Fm-3 m空间群被用作DFT计算的输入。这两种结构都显示出半金属性和绝缘带隙分别朝向多数和少数自旋方向。从磁矩计算中可以看出，Ni ~（3+）的低自旋态和双交换（DE）相互作用是LCNO铁磁性的主要原因。正交结构的光学介电常数为10，折射率为3.2。由MCS研究确定的转变温度为110 K，与实验值（111 K）吻合较好。在5特斯拉的施加场下，RCP值被确定为12 J/Kg，这对于磁热应用是有利的。
2021-09-27 cond-mat.mtrl-sci
The origin of the ferroelectric-like orthorhombic phase in oxygen-deficient HfO2-y nanoparticles
本文通过XRD、EPR和DFT计算揭示了氧缺陷及钇掺杂HfO2-y纳米颗粒中类铁电正交相的形成机制，并提出了修正的有效LGD模型，为硅兼容铁电纳米材料设计提供理论工具。
2024-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of the structural characteristics and optoelectronic properties of CaTiO3 as a non-toxic raw material for solar cells: a DFT study
采用第一性原理量子化学计算方法，在密度泛函理论（DFT）框架下研究了钛酸钙α、β、γ相的结构和光电性质.当优化几何形状时，使用GGA近似。得到的弛豫晶格参数与实验结果一致。已经确定钛酸钙的最稳定相是正交晶系共晶，这与实验测量的结果相一致。结果表明，随着α相向γ相转变的进行，体系的晶格常数和原子间距离增大。这些材料的光电性能进行了研究，使用Wien 2k代码。采用高精度TB-mBJ近似计算了交换相关效应。对这些材料的电子性质的分析表明，所有研究的钛酸钙相都属于宽禁带半导体。计算出的立方、四方和正交CaTiO 3系统的带隙分别为2.83、3.07和3.26 eV。根据DOS图的分析，发现钛酸钙的四方相具有最高的态密度。所研究的系统的光学常数的计算表明，CaTiO 3立方系统的特征在于增加的吸收容量和相对较高的光电导。然而，对于钛酸钙的其他两相，计算给出了相同的模式，即，四方晶系和正交晶系CaTiO 3体系的吸收光谱和光导光谱实际上是一致的。
2022-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Stability of Molybdenum Oxycarbides Formed from Orthorhombic Mo2C in Oxygen-rich Environments
碳化钼（Mo 2C）纳米颗粒和薄膜是用于催化快速热解（CFP）的特别合适的催化剂，因为它们对于脱氧是有效的并且可以催化通常在贵金属上发生的某些反应。在脱氧反应期间沉积的氧可以改变碳化物结构，导致碳氧化物的形成，这可以决定催化活性或选择性的变化。尽管出现了块状碳氧化物的光谱证据，但到目前为止，还没有关于它们的精确原子结构或它们相对于正交Mo 2 C的相对稳定性的报道。这些知识对于评估碳化钼（氧）对CFP的催化性能至关重要。在这篇文章中，我们使用密度泛函理论（DFT）计算（a）描述的热力学稳定性的表面和亚表面配置的氧和碳原子的一个常见的研究正交Mo 2C的Mo-终止表面，和（b）确定原子结构的碳氧化物与Mo：C的比例为2：1。表面计算表明，在Mo 2C（100）表面的Mo层下，氧原子是不稳定的。耦合DFT计算与多晶型物取样方法，我们确定（Mo 2C）xOy碳氧化物结构的范围广泛的氧组合物。氧含量较低（y/x <=2）的碳氧化物采用层状结构，使人联想到母相碳化物相，平坦的Mo层被氧和碳层隔开;对于较高的氧含量，我们的研究结果表明形成非晶相，因为原子层随着氧含量的增加而失去平面性。
2018-03-30 cond-mat.mtrl-sci
The effect of double counting, spin density, and Hund interaction in the different DFT+$U$ functionals
为了更好地理解DFT $+U$（密度泛函理论+ $U$）方法，进行了系统的比较研究。我们研究的效果，选择不同的双重计数和交换相关泛函。计算的能量分布和代表性构型的势能分布的$J$依赖性清楚地显示了每种DFT $+U$形式的不同行为。特别是，采用自旋相关的交换相关泛函可能会导致不希望的磁解决方案。我们的分析进一步突出了从绝缘氧化物（MnO和NiO）的金属磁性系统（SrRuO $_3$和BaFe $_2$作为$_2$）的实际材料的例子。本文的工作为理解DFT $+U$提供了新的思路，并为使用相关方法提供了指导。
2018-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio insights into the pressure dependent physical properties and possible high-Tc superconductivity in monoclinic and orthorhombic MgVH6
本文采用密度泛函理论（DFT）和GGA-PBE近似，研究了MgVH 6的单斜（P21/m）和正交（Pmn 21）结构在压力下的结构、力学、电子、硬度、热、超导和光电性质。我们研究了P21/m相在0 GPa和Pmn 21相在100 GPa下的光学性质（考虑相稳定性）。MgVH 6的两个相都是结晶稳定的。P21/m相是机械稳定的，但Pmn 21是机械不稳定的，在我们的计算所考虑的压力。单斜晶系（P21/m）在性质上是可延展的，另一方面，正交晶系（Pmn 21）在100 GPa下在性质上是脆性的，并且在125 GPa至200 GPa的范围内的压力下变得可延展。硬度计算表明，在100 GPa下，Pmn 21具有正交相结构的超硬特性。斜方晶体的熔化温度很高。这也与体积模量、德拜温度和硬度计算一致。在前人研究的基础上，我们仅对正交晶系（Pmn 21）结构在不同压力下的超导转变温度Tc进行了理论计算。在100 ~ 200 GPa的压力范围内，相变温度在104.7 ~ 26.1K之间。MgVH 6，在这两种结构中，是弹性和光学各向异性的。
2022-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Orthorhombic metal carbide-borides MeC$_2$B$_{12}$ (Me=Mg, Ca, Sr) from first principles: structure, stability and mechanical properties
本文通过第一性原理DFT模拟预测了Ca基和Sr基正交晶系B12基金属碳硼化物，证明其动力学和热力学稳定性，并发现其具有接近250 GPa剪切模量和45-55 GPa维氏硬度的超硬材料潜力。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectra and Magnetization of all-ferromagnetic superlattices grown on (110) oriented SrTiO3
在SrTiO_3（STO）衬底上生长了由两种铁磁体La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3（LSMO）和SrRu_3（SRO）组成的（110）取向超晶格。这些超晶格的X射线衍射和拉曼光谱显示存在面内压缩应变和小于4 μ c的正交结构。厚的LSMO间隔物。磁性测量揭示了几个功能，包括减少磁化，增强的磁化率，反铁磁耦合，并切换从反铁磁到铁磁耦合与磁场方向。这些磁性能的解释所观察到的斜方晶系结构的间隔LSMO在拉曼散射中发生由于在SRO和LSMO的界面处的Mn的立体化学的修改。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Noncollinear magnetism in distorted perovskite compounds
利用局域自旋密度近似下的能带结构计算结果，我们证明了晶体畸变如何影响正交畸变钙钛矿的磁结构，从而导致非共线自旋排列。我们的研究结果表明，非共线的自旋磁矩，通常是小的La $M$ O $_3$系列与$M$ =Cr-Fe，是大的SrRuO $_3$。
2003-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accurate and efficient band gap predictions of metal halide perovskites using the DFT-1/2 method: GW accuracy with DFT expense
金属卤化物钙钛矿的出色的光电子学和光伏特性，包括高载流子迁移率、低载流子复合率和可调谐的光谱吸收范围，归因于这些材料的独特的电子特性。虽然DFT提供了可靠的钙钛矿结构和稳定性，但它在电子结构预测方面表现不佳。相对论GW近似已被证明能够准确地捕获电子结构，但计算成本极高。本文报道了用近似准粒子DFT-1/2方法对卤化物金属钙钛矿的能带隙进行了有效而精确的计算。以AMX_3（A = CH_3 NH_3，CH_2NHCH_2，Cs; M = Pb，Sn，X=I，Br，Cl）为例，系统地研究了晶体结构（立方、四方或正交）、离子的变化（不同的A，M和X）以及相对论效应对电子结构的影响，并与实验结果进行了比较。我们的研究结果表明，DFT-1/2方法产生准确的带隙与GW方法的精度，没有更多的计算成本比标准DFT。这为复杂卤化物钙钛矿结构的精确电子结构预测和无铅材料的新材料设计提供了可能性。
2017-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Shell Model of BaTiO3 Derived from Ab-initio Total Energy Calculations
适合于第一性原理密度泛函理论（DFT）计算结果的铁电钙钛矿的壳模型受到DFT内的交换相关泛函中所做的近似的强烈影响，并且通常不如从实验数据导出的壳模型准确。我们已经开发了一个各向同性壳模型的基础上的PBESol交换相关功能，这是专门设计的固体的晶体性质的钛酸钡。我们的壳模型BaTiO 3同意在有限温度下的基态DFT性质和实验晶格常数。正确地再现了BaTiO 3的相序列（菱形、正交、四方、立方），但压缩了相变的温度范围。温度标度可以通过标度从头算能量表面来改进。
2013-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Evolution from quartz (qtz) to diamond (dia) carbon allotropes: Crystal engineering and DFT investigations
本研究通过晶体工程与DFT计算，提出从石英拓扑到金刚石拓扑的碳同素异形体转化路径，发现C6超硬、C7可压缩且呈金属性，C8为绝缘体，为设计新型碳材料提供理论依据。
2023-11-12 cond-mat.mtrl-sci
The electronic structure of the antiferromagnetic semiconductor MnSb_2S_4
采用密度泛函理论（DFT）的局域自旋密度近似（LSDA）从头计算方法，研究了正交晶系（oP28）和单斜晶系（mC28）MnSb2S4的电子能带结构.使用增广球面波（ASW）的方法，考虑到铁磁，铁磁，亚铁磁和反铁磁模型排序的电子特性和化学键的分析。与实验结果相一致，这两种MnSb_2S_4变体都是反铁磁的。虽然单斜多晶型物的实验带隙没有得到，但正交MnSb_2S_4的计算带隙与实验带隙接近。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Possible applications of Mo2C in the orthorhombic and hexagonal phases explored via ab-initio investigations of elastic, bonding, optoelectronic and thermophysical properties
二元碳化物表现出一系列有吸引力的物理性能，适用于许多不同的应用。本文采用密度泛函理论（DFT），通过第一性原理计算，详细研究了二元正交和六方Mo2C化合物的结构性质、电子结构、弹性常数、声学行为、声子色散、光学性质和各种热物理性质.计算的基态晶格参数在这两种对称性是在良好的协议与现有的实验结果。计算的电子能带结构，态密度，和光学性质的Mo2C在这两种结构揭示金属功能。与六方相相比，正交相晶体表现出更高的力学和热各向异性。弹性常数和声子色散计算表明，在这两种结构中，Mo2C是机械和动力学稳定的。一个全面的机械和热物理研究表明，这两个阶段具有高的结构稳定性，合理良好的机械加工性，韧性，高硬度，低压缩性，高德拜温度和高熔化温度。此外，电子能量密度的状态，电子密度分布，弹性性能，和Mulliken键的人口分析表明，所考虑的结构由离子和共价键的贡献的混合键合特性。在宽光谱范围内的高反射率使该化合物适合作为反射涂层。这两种结构都是紫外线辐射的有效吸收剂。折射率在红外到可见光范围内相当高。
2022-01-30 cond-mat.mtrl-sci
The magnetic structure of bixbyite a-Mn2O3: a combined density functional theory DFT+U and neutron diffraction study
采用第一性原理密度泛函理论DFT+U计算和实验中子衍射结构分析确定了方铁锰矿Mn2O3的低温晶体结构和磁性结构。从第一原理计算的各种磁排列的能量，适合使用贝叶斯方法，克服了由有限数量的输入磁配置引起的拟合不足的问题的集群扩展模型。该模型被用来预测最低能量的磁性状态。磁性结构的实验测定得益于优化的样品合成，其产生的微晶尺寸足够大，以在中子粉末衍射图案中产生清晰的峰分裂，从而在正确的正交对称性下实现磁性结构的细化。改进采用群论来约束磁模型。计算和实验分析独立地收敛到相似的基态，沿着主磁轴具有相同的反铁磁有序，沿着单个正交轴具有二级有序，仅调制模式中的相位因子不同。最低能量的磁性状态是某些角共享MnO6八面体之间的反铁磁相互作用受挫的折衷解决方案。
2012-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Phase Stability in Ferroelectric Bismuth Titanate: A First Principles Study
关于铁电氧化物铋钛的结构的实验数据表明有两种不同的结构，即正交和单斜。我们已经进行了密度泛函理论（DFT）为基础的第一性原理计算，以确定钛酸铋的基态结构，根据实验观察到的单斜和正交相的Bi4Ti3O12。这两个相都被优化到零压力，并且对于具有空间群B2cb的结构，晶格参数被确定为a = 5.4370 Ang，b = 5.4260 Ang，c = 32.6833 Ang和Z = 4，并且a = 5.4289 Ang，b = 5.4077 Ang，c = 32.8762 Ang，b = 90.08度，Z = 4，空间群为B1a1。静态和动态计算表明，单斜结构为基态结构，空间群为B1a1。值得注意的是，这两种结构的能量的小差异可能是实验观察到任何一种结构背后的因素。
2007-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced insulator-to-metal transition in LaTiO3 within DFT+DMFT
结合密度泛函理论和动力学平均场论（DFT+DMFT）的计算结果表明，莫特绝缘体LaTiO 3在约-2%的压缩外延应变下发生了绝缘体-金属转变.这种转变是由应变引起的变化，在晶体场分裂之间的Ti t2 g轨道，这又是密切相关的集体倾斜和旋转的氧八面体的正交畸变Pbnm钙钛矿结构。因此，对底层晶体结构的准确处理对于正确描述所观察到的金属-绝缘体转变至关重要。我们的理论结果与最近的实验观察是一致的，并表明，金属行为的异质结构，否则绝缘材料也可以出现从真正的界面效应以外的机制。
2014-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High pressure crystal structure and electronic properties of bismuth silicate Bi2SiO5 from synchrotron experiment and first principle calculations
采用原位粉末同步辐射X射线衍射和密度泛函理论计算研究了氧化铋Bi_2SiO_5在28 GPa和50 GPa下的高压结构特性。单斜结构被发现持续到约20 GPa，在压缩性发生显着变化。DFT数据表明，这是由于从环境条件下的单斜结构与空间群Cc的正交多晶型与空间群Cmcm的二阶相变。这种转变涉及到由角连接的SiO 4四面体形成的链的拉直，这抑制了Bi 2SiO 5的高压中心对称相的铁电性。Bi ~（3+）孤电子对的立体化学活性随压力的增加而降低，但在50 GPa下的电子密度差图中仍能看到。
2018-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Polymorphism and thermodynamic ground state of Silver fulminate studied from van der Waals density functional calculations
雷酸银（AgCNO）是一种起爆药，在环境条件下以正交晶系（\emph{Cmcm}）和三方晶系（\emph{R$\bar{3}$}）两种多晶相存在。在本研究中，我们使用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势方法研究了压力和温度对多晶型物相对相稳定性的影响。van der Waals相互作用在预测相稳定性中起着重要的作用，并且它们可以通过与标准DFT泛函相反的半经验色散校正方法有效地捕获。基于我们使用DFT-D2方法的总能量计算，发现\emph{Cmcm}结构是在所研究的压力和温度范围内的优选热力学平衡相。HIBRATPDMATHABMM和\emph{R$\bar{3}$}相分别表示为AgCNO的$α$和$β$形式。此外，压力诱导的多晶型相变被视为使用DFT泛函和相同的是没有观察到与DFT-D2方法。研究了两种多晶相的状态方程和压缩性。采用全势线性缀加平面波方法，在Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势下计算了电子结构和光学性质.计算的电子结构表明，$α$，$β$相是间接带隙绝缘体的带隙值分别为3.51和4.43 eV。通过电荷密度图和偏态密度图分析了化学键的本质。光学各向异性，电偶极跃迁和光敏性的多晶型进行了分析，从计算的光谱。总之，本研究为实验者提供了早期指示，以避免形成不稳定的$β$ -AgCNO形式。
2014-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Closing the gap between theory and experiment for lithium manganese oxide spinels using a high-dimensional neural network potential
锂离子电池中的许多正极材料包括过渡金属，由于存在多个氧化态，过渡金属难以通过电子结构方法如密度泛函理论（DFT）描述。一个突出的例子是锂锰氧化物尖晶石Li $_x$ Mn $_2$ O $_4$与$0\leq x\leq2$。虽然DFT，采用本地混合功能PBE 0 r，提供了一个可靠的描述，需要扩展的计算机模拟的大型结构模型仍然是一个重大的挑战。在这里，我们通过构建基于DFT的高维神经网络势（HDNNP）来缩小这一差距，以一小部分计算成本提供准确的能量和力。由于不同的氧化态和由此产生的Jahn-Teller畸变代表了HDNNPs的新的复杂程度，因此通过进行X射线衍射实验仔细验证了这种潜力。我们表明，HDNNP提供原子级的细节，并能够预测一系列的性能，如晶格参数和膨胀随着锂含量或温度的增加，正交立方过渡，锂扩散势垒，声子频率。我们表明，为了理解这些属性，访问大的时间和长度尺度，使HDNNP是必不可少的理论和实验之间的差距。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure of cobalt hydroxide carbonate Co$_2$CO$_3$(OH)$_2$: density functional theory and X-ray diffraction investigation
我们利用密度泛函理论（DFT）模拟和粉末X射线衍射（PXRD）测量研究了CoPDMATHABMM CO $_3$（OH）$_2$的结构。我们认为两个可能的单斜相，密切相关，但对称不同的晶体结构，基于那些矿物孔雀石和蔷薇辉石，以及斜方晶相，可以被看作是一个共同的母体结构的两个单斜相，和三斜相的矿物kolwezite的结构。我们的DFT模拟预测，蔷薇状和孔雀石状相是两个不同的局部最小的势能景观为Co $_2$ CO $_3$（OH）$_2$，几乎退化的能量，而斜方晶系和三斜晶系结构是不稳定的，并经历无势垒的转变孔雀石相后放松。PXRD数据的最佳拟合是使用蔷薇辉石模型（单斜晶系，空间群为P1121/n，晶胞参数a = 3.1408（4）<$，b = 12.2914（17）<$，c = 9.3311（16）<$，$γ$ = 82.299（16）$^{\circ}$）获得的。然而，PXRD图谱的一些特征仍然不能很好地解释这种细化，并且剩余参数相对较差。讨论了Co $_2$ CO $_3$（OH）$_2$的蔷薇辉石和孔雀石相之间的关系，表明它们可以看作是多型体。基于这两种多型体相似的计算稳定性，我们推测一定程度的堆叠无序可以解释我们的PXRD数据拟合不佳。Co $_2$ CO $_3$（OH）$_2$在不同的生长条件下结晶为蔷薇辉石或孔雀石，或甚至作为两者之间的堆叠无序相中间体的可能性需要进一…
2017-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Group-I lead oxide X$_2$PbO$_3$ (X=Li, Na, K, Rb, and Cs) glass-like materials for energy applications: A hybrid-DFT study
本文采用杂化DFT与Boltzmann输运理论研究X$_2$PbO$_3$类玻璃材料，验证其稳定性并评估压电及热电性能，发现ZT可达0.3–0.63。
2025-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and cathode voltages of LiMPO$_4$ olivines (M = Fe, Mn) from extended Hubbard functionals
过渡金属化合物对基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算提出了严峻的挑战，这是由于大多数近似的交换相关泛函无法捕获价电子在其$d$态上的局域化，这对于预测其性质的建模至关重要。在这项工作中，我们专注于一个众所周知的家庭的锂离子电池正极材料的两个代表，即正交LiMPO $_4$橄榄石（M = Fe，Mn）。我们发现，扩展的Hubbard泛函与现场（$U$）和网站间（$V$）相互作用（所谓的DFT+U+V）可以预测的混合价相的电子结构，形成能量的材料与中间锂含量，和整体平均电压的电池具有显着的准确性。我们发现，特别是，在校正哈密顿量中包含的位间相互作用大大改善了热力学量的预测时，电子局域化发生在存在显着的原子间杂化（如Mn化合物的情况），和有效的相互作用参数的自洽评估材料和基态-相关量允许预测不同相和浓度之间的能量差。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Density Functional Theory Evaluation of Cation-doped Bismuth Molybdenum Oxide Photocatalysts for Nitrogen Fixation
本研究探讨了光催化固氮阳离子掺杂表面（Bi $_{x}$ M $_{y}$）$_2$ MoO $_6$其中（M = Fe，La，Yb）在正交和单斜结构使用密度泛函理论（DFT）的方法与实验验证的模型输入。进行讨论的重点是Heyrovsky型反应的缔合和解离反应途径有关的氮还原。在还原机制的关键基本见解进行了讨论，涉及的替代离子的氮和氢的亲和力的材料特性。物理洞察力是通过解释表面的束缚电子态来收集的。较高的Fe和Yb浓度的组合物相导致减少的Mo-O结合和增加的Mo和表面上的N和H物种之间的亲和力。当Yb和Fe被实施时，Mo-O结合的调制由应变引起，这又使能级移动并将带隙能量调制约0.2 eV。这种Mo-O键的变化是由于M-O（M = Fe，Yb）的轨道杂化引起了强烈的轨道相互作用，从而使状态发生了变化。最佳组成为（Bi $_{0.75}$ Fe $_{0.25}$）$_2$ MoO $_6$的正交晶系构型，其最大热力学势垒为1.4 eV.该组合物显示出遵循缔合或生物固氮途径的有效氮和氢亲和力。
2018-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Non-centrosymmetric, transverse structural modulation in SrAl4, and elucidation of its origin in the BaAl4 family of compounds
本研究利用SXRD和DFT揭示SrAl4的非公度横向螺旋CDW及低温单斜畸变，并提出以c/a介于2.51至2.54判定BaAl4族化合物相变的简单准则。
2024-03-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal Growth and Physical Properties of Orthorhombic Kagome Lattice Magnets $R$Fe$_6$Ge$_6$ ($R$=Y, Tb, Dy)
研究正交晶系kagome晶格磁体$R$Fe$_6$Ge$_6$的晶体生长与物理性质，揭示其独特的磁序行为和结构能标。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hydrogen Ordering and New Polymorph of Layered Perovskite Oxyhydrides: Sr2VO4-xHx
采用高压固相反应法合成了无阴离子空位的组成可调的钒氧化合物Sr 2 VO 4-xHx（x = 0 ~ 1）。通过粉末中子衍射、同步辐射X射线衍射、热脱附光谱和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算表征了其晶体结构和性质。氢阴离子通过在低x区域（x < 0.2）的氢的统计替代选择性地替代VO 6层中的赤道氧位置。一种新的正交相（Imm），具有几乎完全氢有序的结构，由x > 0.7的K2 NiF 4型四方相形成。基于DFT计算，氧/氢阴离子的有序程度与钒和配体之间的成键相互作用密切相关。
2014-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Crystal chemistry and ab initio prediction of ultra-hard rhombohedral B2N2 and BC2N
新的超硬菱方体B_2N_2和BC_2N-或六方体B_6N_6和B_3C_6N_3-是基于图解2D => 3D转变机制的晶体化学原理从3R石墨衍生的。基于密度泛函理论（DFT）和交换相关（XC）效应的广义梯度近似（GGA）的计算，完全无约束的几何优化导致基态能量结构和作为能量-体积状态方程（EOS）的能量导出量。新的二元和三元相的特点是四面体堆积像金刚石，可视化与电荷密度表示，并说明离子的字符。一方面，立方BN和rh-B2N2之间的原子平均总能量相似，另一方面，菱形BC2N相对于立方和斜方晶形式具有更大的稳定性（在文献中从有利的C-C和B-N键合评估）。电子能带结构是绝缘体的特征，具有Egap~5 eV。两个相的特征在于大的体积和剪切模量以及非常高的硬度值，即HV（rh-B2N2）= 74 GPa和HV（rh-BC2N）= 87 GPa。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and structural properties of Ni-substituted magnetoelectric Co$_4$Nb$_2$O$_9$
利用中子粉末衍射、磁化强度和热容测量以及密度泛函理论（DFT）计算研究了多晶Co $_{4-x}$ Ni $_x$ Nb $_2$ O $_9$（x= 1，2）的磁性和结构性质.当x=1时，化合物以三角P $\bar{3}$ c1空间群结晶。在T $_N$ = 31 K以下，它发展出一种弱的非共线反铁磁结构，磁矩在ab平面内。x=2的化合物具有正交PbCN空间群的晶体结构，并在T $_C$ =47 K以下表现出硬亚铁磁行为。对该化合物进行了ND研究，得到了ab平面上具有两种可能构型的弱非共线亚铁磁结构。通过密度泛函理论计算了该化合物的磁各向异性能，确定了其基态磁构型。在高达140 kOe的磁场中的热容研究提供了关于化合物的磁结构的进一步信息。
2020-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Reparameterized Density Functional Tight-Binding Method for Engineering phase-stable CsPbX\textsubscript{3} Perovskites
卤化物钙钛矿具有优异的光电性能，是一类很有前途的光电材料。然而，他们遭受几个动态退化问题，其中的表征是具有挑战性的实验。原子尺度模拟可以提供有价值的见解，然而，传统量子力学方法（如DFT）的高计算成本使得难以对大型钙钛矿系统中的动力学过程进行建模。在这项工作中，我们提出了一个重新参数化的GFN 1-xTB方法的准确描述的结构和动力学性质的CsPbBr \textsubscript{3}，CsPbI \textsubscript{3}，CsPb（I \textsubscript{1-x} Br \textsubscript{x}）\textsubscript{3}。我们的分子动力学模拟表明，相稳定性是强烈相关的离子在钙钛矿的位移。在低温斜方晶相中，Cs阳离子的定向运动减少了与周围卤化物的接触，引发向非钙钛矿相的转变。然而，一旦有足够的热能可用，这种接触损失可以通过增加卤化物置换来补偿，导致向四元或立方相的转变。此外，我们发现卤化物的混合在显著的温度范围内增加卤化物置换，导致较低的相变温度，因此改善了相稳定性。
2021-10-29 cond-mat.mtrl-sci
A Generic Slater-Koster Description of the Electronic Structure of Centrosymmetric Halide Perovskites
卤化物钙钛矿已经真正成为有效的光电材料，并显示出表现出非平凡的拓扑相的承诺。由于带隙是这些量子相的决定性因素，在这里，我们提出了一个全面的电子结构的研究，考虑九个无机卤化物钙钛矿CsBX $_3$（B = Ge，Sn，Pb; X = Cl，Br，I）在其三种结构的多晶型（立方晶系，四方晶系和斜方晶系）的第一原理方法。一系列的交换相关性（XC）的泛函检查对准确估计的带隙。此外，虽然13个轨道是积极的在构建的价带和导带谱，在这里，我们建立了一个基于四个轨道的最小基组是足够的Slater-Koster紧束缚模型（SK-TB），这是能够再现体和表面的费米能级附近的电子结构。因此，与基于Wannier的TB模型一样，SK-TB模型也可以被认为是研究卤化物族化合物体相和表面电子结构的有效工具。通过比较模型研究和DFT能带结构估计，发现主导电子耦合强度几乎与XC泛函无关，这进一步建立了SK-TB模型的实用性。
2021-01-21 cond-mat.mtrl-sci
First principle investigations of the structural, electronic, and phase stability in 2D layered ZnSb
近年来，二维材料已成为自旋电子学和光电子学中各种技术应用的潜在候选者。采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法，对纤锌矿（w）、四方晶系（t）、六方晶系（h）和正交晶系（o）四种不同相的二维层状ZnSb化合物的结构、电子和相稳定性进行了研究.我们调用Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）功能和投影增广波（PAW）方法在所有的计算。基于我们的数值计算结果，我们预测新的四方相作为稳定相的ZnSb旁边现有的正交结构。我们报道了在12.48 GPa/atom的压力下由正交相到四方相的相变。投影态密度表明Sb-5 p和Zn-3d态之间的强p-d杂化，证实了它们之间强共价键合的性质。电子能带结构表明，t-ZnSb，w-ZnSb，和h-ZnSb是金属的性质，而o-ZnSb是半导体的窄带隙为0.03 eV使用PBE。我们根据剥离能准则预测了在t-ZnSb和o-ZnSb中提取二维（2D）单层片的可能性。此外，2D单层（ML）的o-ZnSb已被预测为动态稳定，但t-ZnSb是不稳定的，表现在声子色散带。令人惊讶的是，o-ZnSb的半导体带隙性质从间接和窄到直接和相当大的变化，同时从3D体到2D ML结构。此外，我们估计t-ZnSb和o-ZnSb表面的功函数值分别为4.61 eV和4.04 eV。这种材料可以在利用2D异质结构的下一代电子器件中找到合适的应用。
2022-03-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Control of the metal-insulator transition in NdNiO$_3$ thin films through the interplay between structural and electronic properties
异质外延为过渡金属氧化物的晶体结构、电子关联以及功能特性提供了一种新型的控制机制。在这里，我们结合电输运测量，高分辨率扫描透射电子显微镜（STEM）和密度泛函理论（DFT）的研究的金属到绝缘体的转变（MIT）在NdNiO $_3$膜作为膜厚度和NdGaO $_3$基板的晶体取向的函数的演变。我们发现，对于两个不同的衬底面，正交（101）和（011），修改的NiO $_6$八面体网络的关键是在很宽的温度范围内调整的转变温度$T_{\text{MIT}}$。相同厚度的薄膜的比较表明，在[101]取向的衬底上生长通常导致更高的$T_{\text{MIT}}$，这可以归因于增强的键-反折作用，如通过DFT+ $U$计算所揭示的，以及[011]取向的薄膜形成结构缺陷和非平衡相的稳定化的趋势。我们的研究结果提供了深入了解的相关电子系统的结构和性能的关系，并在微观尺度上的演变，并给出了新的观点，在金属-氧化物异质结构的宏观相的外延控制。
2021-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enabling Large-Scale Condensed-Phase Hybrid Density Functional Theory Based $Ab$ $Initio$ Molecular Dynamics II: Extensions to the Isobaric-Isoenthalpic and Isobaric-Isothermal Ensembles
在本系列的前一篇论文中[JCTC 2020，16，3757]，我们提出了一个基于占用空间的局部表示的理论和算法框架，该框架利用了有限间隙系统中EXX相互作用的实空间评估中的固有稀疏性。这是伴随着一个详细的描述exx，大规模并行混合MPI/OpenMP实现这种方法在量子ESTERO，使线性缩放混合DFT基于AIMD的NVE/NVT系综的凝聚相系统包含500- 1000个原子（在固定的正交细胞）与壁时间成本可比半本地DFT。在这项工作中，我们扩展exx，使混合DFT为基础的AIMD的大规模凝聚相系统与一般和波动的细胞在NpH/NpT合奏。我们的理论扩展包括一个分析推导的EXX贡献的应力张量的系统在一般的细胞与计算复杂性，系统的大小线性缩放。对exx的相应算法扩展包括优化的例程：（i）处理具有非正交晶格对称性的静态/波动单元，（ii）通过自动选择离散拉普拉斯算子的Natan-Kronik表示中的辅助网格方向来求解一般单元中的泊松方程，以及（iii）评估ESX对应力张量的贡献。我们还严格评估的计算性能的扩展exx模块在几个不同的HPC架构通过冰Ih，II和III以及周围的液态水的案例研究。我们发现，扩展的exx可以评估ESX对应力张量的贡献，成本可以忽略不计（< 1%），并且保持高度可扩展性，从而使我们更接近于在广泛的热力学条件下对大规模凝聚相系统常规执行基于混合DFT的AIMD。
2021-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Structural, Elastic, Electronic, and Optical Properties of Layered TiNX (X = F, Cl, Br, I) Compounds: a Density Functional Theory Study
氮化钛卤化物TiNX（X = F，Cl，Br，I）是一种准二维电子体系，在不同的条件下具有一系列有趣的电子基态。原始TiNX是具有不同能隙的半导体，具有在光电子学、光电子学和热电学领域的潜在应用的有吸引力的特性。碱金属插层TiNCl在适当的高温下在α相中变成超导体。我们重新审视了这些化合物的电子能带结构，使用密度泛函理论（DFT）为基础的第一性原理计算。计算了原子种类和轨道分辨的部分电子态能量密度和总态密度。首次详细研究了这些层状化合物的结构和弹性性能。探讨了弹性各向异性。首次研究了TiNX的光学性质，包括介电常数的能量依赖实部和虚部、光学电导率、反射率和损耗函数。计算了这些化合物的德拜温度，并讨论了有关的热学参数和声子参数。计算的物理参数与现有的理论和实验结果进行比较，并显示公平的协议，在可用的。所有这些化合物都被发现在中紫外区强烈反射电磁辐射。弹性性能表现出高度的各向异性。晶格沿着晶体学c方向是高度可压缩的。卤素原子的各种结构，弹性，电子和热性能上的TiNX的影响也进行了详细讨论。
2019-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature transport in high-conductivity correlated metals: a density-functional plus dynamical mean-field study of cubic perovskites
Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（平顿研究所计算量子物理中心）；Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University（石溪大学物理与天文学系）；Institute for Theoretical Physics, University of Cologne（科隆大学理论物理研究所）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）；Center for Computational Mathematics, Flatiron Institute（平顿研究所计算数学中心）；Collège de France（法兰西公学院）
本研究通过DFT+DMFT方法分析立方钙钛矿中电子-电子散射，揭示低温输运机制及高导电材料的电子相关作用。
2026-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
