Ab initio calculation of the local magnetic moment in titanium doped zinc oxide with a corrected-band-gap scheme
采用第一性原理计算了Ti：ZnO的局域磁矩。结果表明，该体系具有磁性，每个掺杂剂的磁化强度为0.699 $μ_B$.局域磁矩的来源被认为是杂质带部分占据的施主电子在导带。进一步研究了在Ti-d轨道上应用Hubbard U对磁矩的影响。
2012-12-01 cond-mat.mtrl-sci
${\it Ab\ initio}$ thermodynamic properties of certain compounds in Nd-Fe-B system
本文报道了用\emph{ab initio}方法计算Fe-Nd、B-Nd和B-Fe-Nd系中几种化合物的热化学性质的结果。用密度泛函理论（DFT）+U方法计算了NdBPDMATHABMN，NdBPDMATHABMO，NdPDMATHABMP B $_5$，NdPDMATHABMP Fe $_{17}$和NdPDMATHABMQ Fe $_2$ B $_6$的生成焓.结果表明，采用有效的Hubbard $U$修正后，计算值与实验值吻合较好。我们还计算了振动的贡献的热容（$C_p$）的化合物作为温度的函数计算使用准谐波近似。对于大多数化合物，这些性质迄今尚未通过实验确定。因此，计算出的\emph{ab initio}热力学性质将作为使用CALPHAD方法进行吉布斯能模型参数评估的有用输入。
2020-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Materials Screening for the Discovery of New Half-Heuslers: Machine Learning versus Ab Initio Methods
机器学习（ML）越来越成为寻找新功能化合物的有用工具。在这里，我们使用分类通过随机森林来预测半赫斯勒（HH）化合物的稳定性，仅使用实验报告的化合物作为训练集。交叉验证产生了一个很好的协议之间的分数的化合物分类为稳定和真正稳定的化合物在ICSD的实际分数。然后使用ML模型筛选71，178种不同的1：1：1组合物，产生481种可能的稳定候选物。HH化合物的预测稳定性从三个以前的高通量从头算研究的角度进行了批判性分析的替代ML方法。三个独立的从头算研究之间的不完全一致性，它们之间的ML预测表明，额外的因素以外的从头算相稳定性计算所考虑的可能是决定性的化合物的稳定性。这些因素可以包括组态熵和准谐波贡献。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Spin wave stiffness and exchange stiffness of doped permalloy via ab-initio calculation
采用KKR格林函数方法，通过从头计算研究了掺杂对坡莫合金（Py）自旋波刚度和交换刚度的影响.通过考虑不同性质的各种类型的掺杂剂（V、Gd和Pt），我们能够得出一般性的结论。为了描述刚度随掺杂的趋势，足以说明最近邻之间的交换耦合。杂质的极化率不是影响自旋波刚度的重要因素。相反，决定性的因素是杂质和主机状态之间的杂交所反映的布洛赫光谱函数的变化。我们的理论结果与以前的实验结果吻合得很好。
2019-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Dopant-Dopant Interactions in Beryllium doped Indium Gallium Arsenide: an Ab Initio Study
采用从头算方法研究了掺铍InGaAs中掺杂剂-掺杂剂相互作用。我们考虑各种间隙和替代缺陷及其组合的缺陷形成能。我们发现，所有的替代替代相互作用可以忽略不计。另一方面，涉及间隙缺陷的相互作用是显著的。特别地，间隙Be在一个/两个BeGa替代物的存在下稳定约0.9/1.0 eV。Ga间隙也基本上由Be介电体稳定。两个Be原子可以形成亚稳态的Be-Be-Ga配合物，其离解能为0.26eV/Be。因此，在精确的Be掺杂InGaAs模型中，应考虑间隙缺陷和缺陷-缺陷相互作用。我们建议，In和Ga应被视为单独的原子，而不是像以前那样被归为一个有效的III族元素。我们确定了掺杂剂为中心的状态，这表明在有限温度下存在其他电荷状态，特别是存在Beint+1（与0 K时的Beint+2相反）。
2017-09-11 cond-mat.mtrl-sci
d0 Ferromagnetism in Ag-doped Monoclinic ZrO2 Compounds
最近，d 0或内禀铁磁性被认为提供了一个替代途径，过渡金属诱导的铁磁性氧化物。为了扩大d 0铁磁性的研究领域，我们对Ag掺杂的ZrO_2化合物的晶体结构和磁性进行了研究。采用固相反应法制备了Zr 1-xAgxO 2（x=0，0.02，0.04，0.06和0.08）多晶样品。所有的化合物都是单斜对称的ZrO 2晶体。在我们的研究中，纯ZrO_2化合物表现出顺磁性行为。然而，Ag掺杂的ZrO 2化合物表现出铁磁顺磁转变。居里温度被发现从28.7 K（x=0.02）增加到173.2 K（x= 0.08）掺杂的ZrO 2。因此，在ZrO 2中引入Ag诱导具有大θ C的铁磁性。磁滞回线的测量表明，Ag掺杂的ZrO 2化合物具有磁滞回线，磁化强度约为1350 Oe，并且随着Ag掺杂量的增加，饱和磁化强度（MS）也随之增加，当x= 0.06时，MS最大值为0.01 μB/Ag离子。样品在高温（13500 ℃）下烧结，铁磁性减弱，并导致顺磁行为。
2020-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Transport properties of doped permalloy via ab-initio calculations: effect of the host disorder
通过从头计算研究了V、Co、Pt和Au掺杂坡莫合金的输运性质。Kubo-Bastin公式在完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker格林函数形式主义内进行评估。有限温度效应的合金类比模型的装置进行处理。它示出的事实，即主机是无序的，而不是结晶有一个深刻的影响，如何导电性特征的异常霍尔效应和自旋霍尔效应取决于掺杂剂浓度。强调了表征电荷和自旋输运的量之间的几种关系。纵向电荷电导率随掺杂浓度的增加而降低，其变化顺序为Co-Au-Pt-V。发现掺杂浓度对反常霍尔和自旋霍尔电导率的影响是非单调的。引入有限温度会显著改变整体趋势。理论结果与现有的实验数据进行了比较。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Half metallic state and magnetic properties versus the lattice constant in Ti\raisebox{-.2ex}{\scriptsize 2}CoSn Heusler compound: an ab initio study
采用密度泛函理论和Perdew Burke Ernzerhof广义梯度近似（GGA）研究了Ti \raisebox{-.2ex}{\scriptsize 2} CoSn全Heusler化合物的半金属性质.进行了结构优化，计算出的平衡晶格常数为6.340 A。化合物的自旋上带具有金属性质，自旋下带是半导体的，在平衡晶格常数下的间接带隙为0.598 eV。对于晶格参数，范围从6.193到6.884 A的化合物呈现100%的自旋极化和3 $μ_{B}$的总磁矩。
2013-09-25 cond-mat.mtrl-sci
A comparative ab-initio investigation of the physical properties of cubic Laves phase compounds XBi$_2$ (X = K, Rb)
本文利用密度泛函理论系统比较了立方Laves相KBi$_2$和RbBi$_2$的结构、弹性、硬度、热物理、电子能带及光电性质，其中多数结果具有新颖性。
2023-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio studies of carbon dioxide affinity to carbon compounds and minerals
我们已经进行了量子化学计算研究，以确定二氧化碳对碳化合物和矿物的亲和力，这可能存在于页岩中。这些研究揭示了可能的碳氧化物封存过程的微观机制。我们的研究表明，碳氧化物可以吸附到各种形式的碳结构和矿物，如方镁石或伊利石。我们发现，当碳结构表现出$sp^3$键时，碳氧化物对碳结构的亲和力最强。
2017-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Investigation of Vibrational, Thermodynamic, and Optical properties of Sc2AlC MAX compound
用密度泛函理论计算了具有重要技术意义的弱耦合MAX化合物Sc2AlC的结构、振动、光谱和光学性质。Sc2AlC的结构特性进行了比较与先前报道的结果。振动，晶体学和光学性质的理论估计的第一次。计算了该化合物的声子色散曲线，研究了其动力学稳定性。光学和声学模式被清晰地观察到。由声子态密度计算了Helmholtz自由能（F）、内能（E）、熵（S）和比热容（Cv）。还计算了各种光学参数。反射光谱表明该化合物具有作为太阳反射器的潜力。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Classical and ab initio preparation of reliable structures for polymeric coordination compounds
用精确的从头计算量子力学方法对聚合物配位材料的电子和磁性进行详细的研究通常在计算上非常苛刻，因为在晶胞中有大量的原子。此外，通常可用的结构数据是不充分的或不好确定的，特别是当结构包含氢原子时。为了能够进行可靠的结构上的控制从头计算，我们使用两步的方法来系统地制备模型结构的聚合物配位化合物系统，并放松它们的平衡配置。首先，一个结构的基础上构建的晶体数据库和力场方法优化，在第二步中，该结构是放松的从头算量子力学分子动力学。利用这种结构，我们可以进行精确的电子结构计算。我们将应用此程序的Fe（II）三唑化合物和铜（II）离子与2，5-双（吡唑-1-基）-1，4-二羟基苯的配位聚合物。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio determination of ultrahigh thermal conductivity in ternary compounds
发现具有高导热性的新材料一直是一个关键的研究前沿，并受到从热管理到能源科学等许多重要技术应用的推动。在这里，我们已经严格调查的基本晶格振动光谱在三元化合物，并确定了热导率使用预测从头算方法。本文系统地研究了B-X-C（X = N，P，As）群的声子输运随晶体结构和高阶非谐性的变化规律。我们的计算发现，通过强碳-碳键合，室温热导率高达2100 W/mK，超过了大多数常见材料和最近发现的砷化硼。这项研究为热导率的原子设计提供了基本的见解，并为寻找复杂化合物结构的新材料提供了机会。DOI：10.1103/PhysRevB.103.L041203
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio description of hole localization and Zhang-Rice singlets in one-dimensional doped cuprates
我们首次提出了基于从头算能带理论的空穴掺杂铜氧化物中自旋补偿极化子（称为Zhang-Rice单线态）的描述，具体地说是一维Ca_{2+x} Y_{2-x} Cu_5 O_（10）. Zhang-Rice单线态是与空穴掺杂铜氧化物的奇异行为相关的多粒子组态，源于自发电荷局域化。它们出现在我们的案例研究材料的阈值掺杂以上，依次把绝缘的未掺杂的反铁磁体变成间隙绝缘体，单线态丰富的金属顺磁体，最后，单线态饱和的绝缘diamagnet。
2008-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio study of stable 3d, 4d and 5d transition metal based Quaternary Heusler compounds
实现Heusler化合物的稳定结构并研究其不同性质是其在自旋电子学和磁电子器件中潜在应用的重要一步。本文采用平面波赝势方法，在密度泛函理论（DFT）的框架下，研究了25个四元Heusler化合物的电子、磁性和力学性质.开放量子材料数据库（OQMD）用于筛选大量化合物，以缩小可能的合成材料。利用凸包距离和弹性常数来确定化合物的热力学和机械稳定性。对不同结构的仔细研究表明，其中5个化合物为1型结构，而20个化合物为3型结构。对所观察到的行为的可能的解释是通过调用电负性参数和通过研究不同结构中的单个自旋磁矩。这些化合物具有不同的电子和磁性，如半金属性、自旋无隙半导体行为和非磁性半导体性质。
2022-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Physical origin of satellite in photoemission of doped graphene: An ab-initio GW plus cumulant study
我们计算了悬浮和外延掺杂的石墨烯的光电子能谱使用从头算累积展开的格林函数的基础上GW的自能。我们的结果进行了比较实验和标准GW计算。对于碳化硅衬底上的掺杂石墨烯，我们发现，与早期的计算相反，GW的光谱函数仅不能再现实验卫星特性。然而，从头算GW加上累积量理论结合衬底筛选的准确描述，结果与实验吻合良好，但没有给出等离子体（即，没有满足戴森方程的额外的明确定义的激励）。
2013-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of superconducting gallium-doped germanium from ab-initio calculations
用从头计算方法研究了掺镓锗的电子结构。掺镓锗最近被发现是一种超导体，其临界温度为0.5开尔文，库珀对密度特别低。电子性质的计算表明，没有观察到杂质带的迹象，费米能级位于锗的价带。此外，声子频率的计算表明，一个新的模式与Ga原子出现，约175$ cm-1。
2009-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First principle calculations with SIC correction of Fe-doped CuO compound
本文采用标准密度泛函理论研究了Fe掺杂CuO薄膜的电子性质。这种方法是基于Korringa Kohn Rostoker相干势近似下的从头计算。我们在一般梯度近似和自相互作用修正的框架下进行了研究。能量图中的态密度的介绍和讨论。所研究的化合物的计算的电子性质证实了这种材料的半金属性性质。此外，研究的化合物的吸收光谱内的广义梯度近似，所提出的Perdew伯克Ernzerhof近似进行检查。与纯CuO相比，掺杂结构的费米能级向高能方向移动。为了完成这项研究，在CuO中的Fe掺杂方法的效果已经将材料转变为半金属材料。在两种近似方法中，我们发现了一个高宽的杂质带。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
New Superconducting and Semiconducting Fe-B Compounds Predicted with an Ab Initio Evolutionary Search
通过从头算高通量和进化搜索相结合的方法，在已知的Fe-B体系中确定了1：4、1：2和1：1组成的新的候选基态。我们发现，建议oP 12-FeB 2稳定的2D硼层分解成1D链，而oP 10-FeB 4稳定的3D硼网络的失真。这些结构的独特性产生了一系列显著的性质：oP 12-FeB 2有望成为第一个半导体金属二硼化物，oP 10-FeB 4具有声子介导的超导性，Tc为15-20 K。
2011-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnetism in binary compounds of alkali metals with nitrogen: Ab initio calculations
采用基于密度泛函理论的第一性原理全势能线性缀加平面波方法，研究了I $^{A}$族元素与氮的二元化合物LiN、NaN、KN和RbN在三种晶体结构（岩盐、纤锌矿和锌尖晶石）中的电子结构和磁性.我们发现，由于自旋极化\textit{p}轨道的N，所有四个化合物是半金属铁磁体与宽的能带隙（高达2.0 eV）。对于所有三种类型的晶体结构，计算出的所有研究化合物的总磁矩恰好为每个分子式单元2.00 $μ_{\text{B}}$。预测的半金属丰度是强大的晶格常数收缩。在所有情况下，铁磁相相对于顺磁相在能量上是有利的。半金属铁磁性的机制和合成的可能性进行了讨论。
2008-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, electronic, and optical properties of Sb2S3 and Sb2Se3 compounds: ab initio calculation
我们利用局域密度近似下的密度泛函理论对Sb_2S_3和Sb_2Se_3的结构、力学、电子和光学性质进行了第一性原理研究。得到了这些化合物的晶格常数、体积模量及其压力导数。计算了二阶弹性常数，并估算了杨氏模量、剪切模量、泊松比、各向异性因子、声速、德拜温度和硬度等相关参量。计算了与光子能量相关的线性介电函数以及能量损失函数、有效价电子数和有效光学介电常数等光学性质。我们的结构估计和其他一些结果与现有的实验和理论数据一致。
2012-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Competing rhombohedral and monoclinic crystal structures in Mn$Pn_2Ch_4$ compounds: an {\em ab-initio} study
基于相对论自旋极化密度泛函理论计算，研究了MnPn_2CH_4化合物的晶体结构、电子和磁性，其中磷属元素金属原子（Pn）为Sb和Bi，硫属元素（CH）为Se和Te.结果表明，在该系列化合物中，元素较重的化合物倾向于采用由弱键合的七层单原子层组成的菱面体晶体结构，而元素较轻的化合物则倾向于单斜晶体结构。无论晶体结构的MnPn 2Ch 4系列的所有化合物表现出弱的能量增益（每分子式单位几毫电子伏或甚至小于毫电子伏）的反铁磁（AFM）耦合的磁矩Mn原子相对于它们的铁磁（FM）状态。对于菱形结构的层间AFM耦合是优选的，而在单斜相层内AFM配置与铁磁有序沿Mn链和链之间的反铁磁有序具有最小的能量。在该系列中，单斜化合物的特征在于比具有菱面体结构的化合物显著更宽的带隙。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the strain dependence of thermopower in electron-doped SrTiO$_3$
在本文中，我们探讨了不同的机制，影响带绝缘钙钛矿（在这种情况下，SrTiO $_3$）的热电势时，受到应变（压缩或拉伸）。我们分析了高温下的熵控制极限和低温下的能量输运机制。我们观察到，在高温塞贝克系数的应变的效果是小的热电应用感兴趣的浓度水平。然而，有效质量随应变而显著变化，这产生与应变产生的简并破碎相反的效果。特别是，我们发现，热电势可以通过施加拉伸应变在适当的制度。我们的结论是，由于带分裂的热电势应变的不利影响是一个轻微的影响，不会妨碍优化的热电性能的氧化物与t $_{2g}$ -活性带通过施加应变。
2016-06-14 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
Absence of Ferromagnetism in Mn-doped Tetragonal Zirconia
在最近的一封信中，在第一原理研究中已经预测，Mn掺杂的ZrO 2化合物可能是自旋电子学应用的良好候选者，因为预期其表现出的铁磁性远远超过室温。我们的目的是解决这个问题的实验锰掺杂四氧化锆。本文用标准固相平衡法制备了Y_（0.15）（Zr_（0.85-y）Mn_y）O_2（y=0，0.05，0.10，0.15&0.20）多晶样品。所获得的样品进行了仔细的特征在于，使用X射线衍射，扫描电子显微镜，元素颜色映射，X射线光电子能谱和磁化测量。从详细的结构分析，我们已经观察到，5%的Mn掺杂的化合物结晶成两种对称性（占主导地位的四斜晶系和单斜晶系），而更高的Mn掺杂的化合物被发现是在四斜晶系对称。Mn 3s芯能级X射线光电子能谱的谱分裂证实Mn离子处于Mn 3+氧化态，并表明局域磁矩约为4.5 μB/Mn。磁性测量表明，化合物高达10%的Mn掺杂是顺磁性与反铁磁相互作用。然而，更高的Mn掺杂化合物表现出局部亚铁磁有序。因此，没有铁磁性已被观察到的所有Mn掺杂的四相氧化锆样品。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio design of half-metallic fully-compensated ferrimagnets: the case of Cr$_2$MnZ (Z= P, As, Sb, Bi) compounds
利用第一性原理的电子结构计算方法，设计了一些新的半金属全补偿亚铁磁体（或半金属反铁磁体），这些材料在自旋电子学中有着广泛的应用。Cr $_2$ MnZ（Z= P，As，Sb，Bi）化合物每个晶胞有24个价电子，计算表明，在较宽的晶格常数范围内，它们的总自旋矩近似为零，符合理想半金属的Slater Pauling行为。同时，Cr和Mn原子的自旋磁矩是反平行的，化合物是亚铁磁体。平均场近似估计他们的居里温度，超过室温的合金与Sb。我们的研究结果表明，Cr $_2$ MnSb的化合物的选择进一步的实验研究。与上述合金相反，Cr $_2$ FeZ（Z= Si，Ge，Sn）合金的半金属反铁磁性是不稳定的。
2007-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of magnetic Cu$_2$Sb compounds related to antiferromagnetic CuMnAs
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
该研究对共享四方Cu$_2$Sb型结构的50余种金属间化合物进行密度泛函理论计算，发现20多种新的反铁磁候选材料，为自旋电子学应用提供理论指导。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and properties of pure and doped $ε$-FeSi from ab-initio local density theory
用局域密度法计算了FeSi、FeSi_{1-x} Al_x和Fe_{1-x} Ir_xSi体系在B20结构下的电子结构.纯FeSi在0 K时具有6mRy的半导带隙。温度（T）的电子和振动激发方面的影响。计算了各种可测量的性质，例如磁化率chi（T）、电子比热C（T）、热电功率S（T）、电阻率ρ（T）的相对变化以及态密度（DOS）的峰值位置。从振动无序到电子结构的反馈被认为是必不可少的一个很好的描述大多数属性，虽然在未掺杂的FeSi中的S（T）的结果可以被描述为高达约150 K，而不考虑无序。在此T以上，只有由于无序伴随着交换增强而导致的空位的填充才能解释大的可解释性。掺杂和纯FeSi的大多数性质与实验数据总体上良好的一致性表明，即使在大T下，该系统也能很好地用LDA描述。掺杂的FeSi可以很好地描述纯FeSi的DOS上的费米能的刚性带位移。在低T下，Ir掺杂FeSi中的自旋极化导致半金属磁态。（提交至Phys. Rev. B）
1998-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Study of Phase Stability in Doped TiO2
采用全电子原子轨道方法和局域密度近似（LDA），对金红石型和金红石型TiO 2的相对稳定性进行了从头算密度泛函理论（DFT）计算.金红石相表现出一个温和的边缘稳定的~ 3毫电子伏相对于原始材料中的金红石相。通过计算分析不同电荷态的Si、Al、Fe和F掺杂剂在金红石和金红石中不同费米能级能量的形成能，发现阳离子掺杂剂在Ti替代晶格位置最稳定，而F掺杂在间隙位置的形成能最小。发现所有掺杂剂相对于金红石相显著地稳定了铁磁，表明在这样的系统中铁磁到金红石相的转变被抑制，其中掺杂剂以铁磁稳定强度的顺序排列为F>Si>Fe>Al。Al和Fe掺杂剂被发现作为浅受体与电荷补偿实现通过形成移动载流子，而不是形成阴离子空位。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio design of quaternary Heusler compounds for reconfigurable magnetic tunnel diodes and transistors
可重构磁隧道二极管和晶体管是自旋电子学中的一个新概念。实现这种器件需要使用具有独特自旋相关电子特性的材料，例如半金属磁体（HH2S）和无自旋带隙半导体（SGS）。四元Heusler化合物提供了一个独特的平台，以设计具有相似晶格常数的同一系列化合物HPLC1和SGS，从而使器件的连续间隔物的相干生长成为可能。采用国家的最先进的第一性原理计算，我们扫描的四元赫斯勒化合物，并确定合适的候选人，这些自旋电子器件结合所需的属性：（i）具有相当大的能隙或SGS的自旋间隙低于和高于费米能级，（ii）高居里温度，（iii）凸包能量距离小于0.20 eV，和（iv）负形成能量。我们的研究结果铺平了道路的实验实现所提出的磁性隧道二极管和晶体管。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnetism in transition-metal doped germanium nitride: A first-principles study
采用第一性原理计算研究了过渡金属掺杂的$β$ -Ge_3 N_4的电磁性质。结果表明，替位式过渡金属杂质有团簇的倾向。V和Cr掺杂的Ge_3 N_4化合物为铁磁半导体，Mn和Fe掺杂的化合物为半金属铁磁半导体。
2010-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of bismuth-cobalt oxides doped by erbium
合成了通式为Bi_（3-x）Er_xCoO_（3-y）的掺铒铋钴氧化物。化合物具有δ型氧化铋的结构。在80-500 K温度范围内，用法拉第法测量了化合物的磁性。计算了样品的磁化率和有效磁矩。
2015-12-06 cond-mat.mtrl-sci
$Ab$-$initio$ electronic structure, optical and magneto-optical properties of $MnGaAs$ digital ferromagnetic heterostructures
我们报告的电子，光学和磁光特性的数字铁磁异质结构的基础上$Mn$ $δ$ -掺杂$GaAs$的理论研究。我们认为不同的结构对应于$Mn$内容范围内12-50\%，我们研究了如何系统的变化作为掺杂浓度的函数。我们的第一性原理方法包括自旋-轨道相互作用在一个完全相对论性的赝势方案和局域场效应的光吸收的描述。结果表明，$Mn$ $δ$掺杂的$GaAs$与均匀掺杂的$Ga_{1-x}Mn_xAs$体系具有许多共同的性质，即半金属度、相似的吸收光谱和在可见光区中等的克尔旋转角.
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and magnetoelectric studies in pure and cation doped BiFeO3
本文报道了BiFeO_3和二价阳离子（A）取代的Bi_（0.7）A_（0.3）FeO_3（A = Sr，Ba，Sr_（0.5）Ba_（0.5））的磁性和磁电性研究。结果表明，在尼尔温度（TN = 642 K）的磁化强度的快速增加被抑制在共掺杂化合物A = Sr 0.5Ba 0.5。所有的二价取代化合物都表现出增强的磁化强度和磁滞回线。采用动态锁定技术测量了样品的纵向和横向磁电系数。共掺杂的化合物在室温下表现出最高的磁电系数，但它不是具有最高饱和磁化强度的化合物。结果表明，随着A位阳离子尺寸的增大，横向磁电系数增大并超过纵向磁电系数。结果表明，磁畴结构和磁致伸缩的变化可能是导致磁电系数变化的原因。
2009-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Communication: Hole localization in Al-doped quartz SiO2 within ab initio hybrid-functional DFT
我们调查的长期存在的问题，在石英SiO $_2$中的Al杂质的空穴本地化，使用一个相对较新的DFT混合泛函方法，其中的交换分数得到\emph{ab initio}，基于静态多体COHSEX近似的电子自能的类比。由于混合精确交换的混合泛函的量已被证明是决定性的，以正确地捕捉孔定位，这个问题构成了一个原型基准的方法的准确性，允许一个评估到何种程度的自我相互作用的影响是避免的。我们得到了很好的结果，在描述的Al中心周围的电荷本地化和结构畸变，改善相对于更流行的B3LYP混合功能的方法。我们还讨论了计算的超精细参数的准确性，通过与以前的计算的基础上，其他自相互作用的自由的方法，以及实验值进行比较。我们讨论和合理化的限制，我们的方法在计算缺陷相关的激发能在低介电常数绝缘体。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancy formation energies in Sr-doped complex perovskites: ab initio thermodynamic study
La_（1-x）Sr_xCo_（0.25）Fe_（0.75）O_（3-δ）被认为是渗透膜和固体氧化物燃料电池的最佳阴极材料之一。其化学组成的优化是一个具有挑战性的问题。其中一个关键性质是氧空位的浓度，由它们的形成能控制。采用从头计算方法研究了Sr含量从x = 12.5%到50%变化时La_（1-x）Sr_xCo_（0.25）Fe_（0.75）O_（3-δ）钙钛矿中氧空位的形成。形成能作为温度和氧分压的函数，得到不同的化学计量。我们已经表明，声子贡献的自由形成能变得越来越重要的La 1-xSrxCo0.25Fe0.75O3-δ不仅与温度的上升，而且与Sr含量的上升。我们已经表明，由于两个效应：Sr 2+离子的电荷补偿和声子的贡献，随着Sr含量的增加，形成能显着降低。我们已经提出了一个简单的解释声子的作用增加的氧空位形成能量的基础上的声子模式的变化相比，无缺陷的材料。文中还对文献中的实验结果进行了仔细的分析。
2012-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of structural, electronic and magnetic properties of XSn$_3$ (X = Gd, Cm) and Gd$_x$Cm$_{1-x}$Sn$_3$ compounds
本文采用全势能线性缀加平面波方法，在广义梯度近似$+U$下研究了GdSn $_3$，CmSn $_3$和Gd $_x$ Cm $_{1-x}$ Sn $_3$化合物（$x = 0.25$，$0.5$和$0.75$）的结构、电子和磁性.本文研究了以AuCu $_3$型结构结晶的体材料GdSn $_3$、CmSn $_3$和Gd $_x$ Cm $_{1-x}$ Sn $_3$的基态性质。计算的GdSn $_3$化合物的结构、电子和磁性与已有的实验和理论数据符合得很好。结果表明，化合物CmSn $_3$和GdSn $_3$的最稳定磁组态均为反铁磁A型（AFM-A），具有金属性质.在Gd-$_x$-Cm-$_{1-x}$-Sn $_3$化合物中发现磁矩随Cm组分的增加而减小。结果表明，GdSnPDMATHABMM、CmSnPDMATHABMM和$_x$ Cm $_{1-x}$ Sn $_3$化合物具有相同的性质，可能在自旋电子学方面有很好的应用.
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism in doped semiconducting half-Heusler compounds
本文采用紧束缚线性Muffin tin轨道方法（TB-LMTO）和超原胞方法，用局域自旋密度泛函方法详细研究了M（Mn和Cr）掺杂半导体Heusler化合物FeVSb，CoTiSb和NiTiSn（XM $_{x}$ Y $_{1-x}$ Z）在宽浓度范围内的电子结构和磁性.我们的计算表明，这些化合物中的一些不仅是铁磁性的，而且是半金属的，可能是有用的自旋电子学应用。在考虑掺杂过渡金属（M）与价带X-Z杂化之间相互作用的简单模型下，分析了掺杂体系的电子结构。我们证明了强的X-d - M-d相互作用使M-d态接近费米能级，而M-t $_{2g}$态的能量比M-e $_{g}$态高。根据可用d电子的数量，如果d流形被部分占据，则实现铁磁性。铁磁（FM）或反铁磁（AFM）行为的趋势进行了讨论的安德森长谷川模型的超交换和双交换。在我们对Mn掺杂NiTiSn的计算中，FM对AFM排序的强烈偏好表明这些系统可能具有高居里温度。
2006-11-17 cond-mat.mtrl-sci
N-doped graphitic carbon materials hybridized with transition metals (compounds) for hydrogen evolution reaction: Understanding the synergistic effect from atomistic level
氮掺杂碳材料和非贵金属过渡金属的混合纳米结构是最有前途的电催化剂之一，以取代贵金属催化剂用于可再生能源应用。然而，这种杂化材料的催化活性的基本原理仍然难以捉摸。本文系统地研究了氮掺杂石墨片覆盖的过渡金属、过渡金属氧化物和碳化物基体对析氢反应的电催化性能。我们的第一性原理计算表明，氮的掺杂和石墨片与金属（化合物）衬底通过层内和层间电荷转移形成的配位键显著激活了石墨片。这种杂化材料可以为HER催化提供最佳的结合能力，其中Tafel势垒低至1.0 eV。HER活性与C pz带中心有关，而C pz带中心又与石墨片与金属基体之间的电子耦合强度有关，从而为合理设计高性能的石墨碳/过渡金属复合电催化剂奠定了基础。
2018-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the half-metallic full-Heusler compounds Co$_2$ZAl [Z = Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe]; the role of electronic correlations
采用赝势电子能带结构方法研究了Co $_2$ ZAl化合物的结构、电子和磁性.化合物的稳定性是通过形成和内聚能计算建立的。研究了晶格参数变化对化合物的电子和磁性的影响，并对观察到的行为进行了细致的解释。观察到晶格参数膨胀和收缩过程中单个自旋磁矩的变化和总自旋磁矩的稳定性，并试图理解所获得的行为。最后，我们实施DFT+U检查其后果的电子和磁性的Co $_2$ ZAl化合物。我们发现，DFT+U的使用是不合理的这些化合物，在某些情况下，如Co $_2$ MnAl，它产生不切实际的性能。例外的是Co2FeAl，其中所需的半金属度恢复后，列入现场的相关性。我们解释了为什么现场的相关性可能是重要的Co $_2$ FeAl通过比较它与其他Heusler合金的相关性被发现是有意义的，以解释所观察到的磁矩。
2020-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Glassy magnetic behavior in the metamagnetic DyAlO3 doped with Cr
研究了DyAl $_{0.926}$ Cr $_{0.074}$ O $_3$和DyAl O $_3$的磁性。我们发现这两种化合物都是反铁磁的，具有较低的Néel转变温度。在较高的温度下，磁特性表现出居里-外斯依赖性。当外加约2 T的磁场时，Néel温度消失，系统由反铁磁转变为弱铁磁。此外，在不同频率下，Cr掺杂化合物中的AC磁性测量显示出类似自旋玻璃的行为。这些转变进行了研究，并证实了比热测量。我们发现在掺杂有铬的化合物中存在变磁性和自旋玻璃，确定少量铬原子的添加改变了化合物DyAlO $_3$的磁性，从而导致诸如自旋玻璃样行为的新特征。
2013-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic instabilities in doped Fe$_2YZ$ full-Heusler thermoelectric compounds
热电是一种很有前途的能源收集途径，但大规模应用仍然受到缺乏高效低成本材料的阻碍。最近，理论上预测Fe $_2YZ$ Heusler化合物是具有大热电功率因子的有趣候选者。在这里，我们表明，在与热电应用兼容的掺杂条件下，这些材料容易出现意想不到的磁不稳定性，不利于其热电性能。我们合理化的物理在这种不稳定性的起源，提供避免它的指导方针，并讨论其对热电功率因数的影响。这样做，我们也指出了刚性带近似通常用于高通量的理论搜索新的热电的缺点。
2019-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio prediction of ferrimagnetism, exchange interactions and Curie temperatures in Mn2TiZ Heusler compounds
Heusler化合物Mn $_2$ TiZ（Z = Al，Ga，In，Si，Ge，Sn，P，As，Sb）由于其潜在的亚铁磁性质和高自旋极化而引起人们极大的兴趣。在这里，我们提出了这些材料的结构和磁性的计算。它们的磁矩遵循斯莱特-鲍林规则$m = N_V - 24$。它们中没有一个实际上是完美的半金属亚铁磁体，但有些表现出超过90%的自旋极化和居里温度远高于室温。交换的相互作用是复杂的，直接和间接的交换贡献。居里温度与总磁矩成比例，并且具有正的压力依赖性。研究了Z元素的作用：它主要通过其价电子数和原子半径影响化合物的性质，这决定了晶格参数。基于这些结果，Mn $_2$ TiSi、Mn $_2$ TiGe和Mn $_2$ TiSn被提出作为自旋电子学应用的候选物。
2010-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Mapping the Structure of Oxygen-Doped Wurtzite Aluminum Nitride Coatings From Ab Initio Random Structure Search and Experiments
机器学习正在改变我们设计和解释材料科学实验的方式。在这项工作中，我们展示了如何无监督学习，结合从头算建模，提高了我们的多组分合金的结构亚稳性的理解。我们使用的Al-O-N合金的例子的情况下，在纤锌矿AlN中的铝空位的形成后，取代氧的掺入可以被看作是一个一般的固体机制，其中晶体对称性降低，以稳定缺陷。理想的AlN纤锌矿晶体结构占据不能匹配，由于异价异质元素的存在下，进入结构。传统的X射线衍射（XRD）实验解释了Al-O-N薄膜中C晶格的收缩，表明在8at.%的溶解度存在极限氧含量在这里，我们表明，这种天真的解释是误导。我们通过从头计算模拟和正电子湮没寿命谱数据的机器学习分析来支持XRD数据，没有发现可能的溶解度极限的迹象。相反，在增加氧含量时出现的各种非平衡富氧缺陷结构的存在表明，晶界的形成是负责在Al-O-N溅射膜中测量的晶格收缩的最合理的机制。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculation of the Hubbard $U$ and Hund exchange $J$ in local moment magnets: The case of Mn-based full Heusler compounds
Mn基全Heusler化合物具有明确的局部原子Mn矩，因此局部d电子之间的相关效应预计将在确定这些材料的电子和磁性方面发挥重要作用。采用从头计算结合约束无规相近似（cRPA）方法，我们计算的强度的有效在位库仑相互作用参数（Hubbard U和Hund交换J）的情况下，X2 MnZ全Heusler化合物与X是一个Ni，Pd或Cu，和Z是一个In，Sn，Sb或Te。我们表明，Z元素（或sp元素）在Heusler化合物显着降低的强度的Hubbard U参数Mn 3d电子相比，基本散装锰。与此相反，sp原子对Ni、Cu或Pd价d电子的U参数强度的影响相对于元素体值而言并不显著。在In-Sn-Sb-Te序列中，所有过渡金属原子的U值均随sp电子数的增加而减小。我们的cRPA计算表明，尽管Mn基全Heusler合金具有明确的局部磁矩，但它们属于弱相关材料的范畴。
2022-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio investigations for Structural, Mechanical, Optoelectronic, and Thermoelectric properties of Ba2SbXO6 (X=Nb, Ta) compounds
报道了双钙钛矿结构Ba_2SbNbO_6和Ba_2SbTaO_6化合物的结构、力学、电学、光学、热电性能和光谱极限最大效率（SLME）。所有的研究都是通过第一性原理密度泛函理论（DFT）进行的。所获得的弹性常数的值揭示了所研究的化合物的机械稳定性。Ba_2SbTaO_6的体弹性模量（B）、剪切模量（G）和杨氏模量（E）的计算数据均大于Ba_2SbNbO_6。体积与剪切比之比（B/G）表明Ba 2SbNbO 6和Ba 2SbTaO 6具有韧性。计算的电子能带结构揭示了这两种化合物的半导体性质。我们还研究了电子弛豫时间依赖的热电性质，如塞贝克系数，热导率，电导率，热电功率因数，以及作为化学势的函数的p型和n型载流子在不同温度下的优值。高的吸收光谱和良好的品质因数（ZT）表明，这两个研究的化合物，Ba_2SbXO_6（X = Nb，Ta）是有前途的光伏和热电应用材料。计算的SLME为26.8%，表明Ba 2SNbO 6是单结太阳能电池的一个有吸引力的候选人。
2021-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetocaloric effect driven by first-order magneto-structural transition in cosubstituted Ni-Mn-Sb Heusler compounds: predictions from \textit{Ab initio} and Monte Carlo calculations
利用密度泛函理论和热力学模型[Physical Review B 86，134418（2012）]，在本文中，我们提供了一种方法来系统地筛选给定Heusler家族的化合物，以预测可以产生由一级磁结构转变驱动的巨磁热效应的化合物。我们将这种方法应用到两个Heusler系列Ni $_{2-x}$ Fe $_{x}$ Mn $_{1+z-y}$ Cu $_{y}$ Sb $_{1-z}$和Ni $_{2-x}$ Co $_{x}$ Mn $_{1+z-y}$ Cu $_{y}$ Sb $_{1-z}$，通过在Ni和Mn位点的共取代获得。我们预测了四个新的化合物，有潜力实现目标性能。我们的热力学参数的计算，相关的磁热应用程序，表明在预测的cosubstituted化合物的参数的改善可以是大的四倍相比，非化学计量的Ni-Mn-Sb和衍生的化合物在Ni网站，磁热效应已被实验观察到的单取代。这项工作建立了一个协议，以选择新的化合物，可以表现出大的磁热效应，并证明cosubstitution作为一种途径，更灵活的调谐器，以实现的结果，比现有的。
2020-08-31 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 determination of ion-traps in silver-doped chalcogenide glass
本文用{ \it ab initio}方法模拟了GeSe $_{3}$：Ag玻璃中银的动力学行为.在300 K和700 K两个温度下研究了Ag的动力学。在松弛的网络中，Ag占据适当分离的宿主位点之间的键中心。在700 K时，银的运动通过捕获-释放动力学进行，在“超级陷阱”或笼组成的多个键中心的网站在一个小的体积。我们的工作提供了一个第一原理识别的捕获中心调用当前的理论，其属性的描述。我们计算了网络中Ag的电荷态，表明如果网络中的Ag是弱键的，则它是中性的，如果网络中的Ag是$^+$，则它是陷阱中心。
2008-11-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and structure of carbon doped H3S compounds at high pressure
最近报道的C-S-H化合物在267 GPa下的推定接近室温的超导性的理解需要可重复的合成方案以及其结构和组成的知识。我们在高压下由元素C和甲烷CH 4、硫S和分子氢H2合成了具有各种碳组成的C-S-H化合物。在这里，我们专注于使用甲烷合成的化合物，因为这些化合物可以通过结合单晶X射线衍射（XRD）和拉曼光谱直接确定其结构和组成。我们应用两阶段合成（（CH_4）_x（H_2S）_（1-x））_2 H_2化合物，首先使硫和混合甲烷-氢流体反应并在0.5- 3GPa下形成CH_4掺杂的H_2S晶体，然后通过生长所需富氢化合物的单晶。应用于这种材料的拉曼光谱显示存在的CH 4分子纳入晶格，并允许确定CH 4含量，而单晶X射线衍射结果表明，甲烷分子取代H2S分子。这些化合物的结构行为是非常相似的，以前研究的甲烷自由化合物，证明过渡从Al 2Cu型I4/mcm结构的调制结构在20-30 GPa，并返回到相同的基本结构，在一个扩展的修改大大修改拉曼光谱。后一个相在132-159 GPa时表现出变形为Pnma结构，然后在更高压力下转变为常见的Im-3 m H3 S相，然而，在220 GPa附近没有检测到结构异常，其中Tc急剧上升。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric response of hole-doped La$_2$NiO$_{4+δ}$ by ab initio calculations
用从头算方法研究了$_2$-NiO-$_{4+δ}$体系的热电性质。大塞贝克系数值预测的母体化合物，并在一定程度上保持在空穴掺杂的金属相，伴随着电导率的增加。该系统，由于其分层结构，将是通过薄膜中的纳米结构化来改善其热电品质因数的合适候选者，这已经被证明可以增加电导率（$σ$）。我们的计算表明，在La $_2$ NiO $_{4.05}$附近的区域，该体系在高温下具有较大的热电势，并且$σ$也显著增加.用这种低掺杂浓度生长的膜将显示热电势和$σ$之间的最佳关系。这一结果是获得各种交换相关方案（相关的，不相关的和无参数），我们用来分析空穴掺杂化合物的电子结构。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
d0 Ferromagnetism in Li-doped ZnO Compounds
近年来，d 0铁磁材料被认为是自旋电子学应用中最有前途的新型材料之一。在这项工作中，我们研究了锂掺杂的ZnO化合物，即Zn 1-xLixO（x=0，0.02，0.04，和0.06）的样品，通过固相反应路线法制备。从使用X射线衍射（XRD）图案的晶体结构的研究中，很明显，所制备的材料已经形成在六方纤锌矿结构的单相中。的XRD图案的细化表明，有非常小的变化后，在ZnO中的Li掺入的晶格参数。发现从XRD图案估计的平均微晶尺寸（SC）在35-50 nm的范围内。通过扫描电子显微镜的显微结构研究揭示了50-70 nm数量级的颗粒的均匀形态。能量色散谱表明，没有不需要的铁磁杂质已经爬到最终制备的样品。利用SQUID磁强计测量了样品的磁化强度（M）随温度（T）的变化，结果表明：未掺杂的ZnO样品具有抗磁性，而Li掺杂的ZnO样品具有室温铁磁性，并且在零场冷却和场冷却的M-T数据之间存在磁不可逆性。从3和300 K下的磁化强度与磁场的测量中，观察到Li掺杂的样品表现出具有超软磁化率（~50 Oe）的铁磁环，并且对于x= 0.02的样品具有0.10 emu/gm的最大饱和磁化强度，其随着Li浓度的增加而减小。
2020-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of valley splitting in monolayer δ-doped phosphorus in silicon
由于谷分裂的电子带之间的能量的差异是至关重要的，在解释传输光谱实验的国家的最先进的量子器件定义的扫描隧道显微镜光刻。我们开发了一个平面波密度泛函理论描述这些系统，这是由于计算易处理的大小有限。然后，我们通过局部基函数开发了一个资源密集度较低的替代方案，保留了平面波描述的物理特性，并将该模型扩展到平面波方法的能力之外，以确定孤立δ层的从头计算谷分裂。在获得平面波和离域方法之间的协议，我们表明，谷分裂被高估在以前的从头计算超过50%。
2012-01-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Structural transitions, magnetic properties, and electronic structures of Co(Fe)-doped MnNiSi compounds
采用X射线粉末衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）、磁性测量和第一性原理计算研究了Co（Fe）掺杂MnNiSi化合物的结构转变、磁性和电子结构。结果表明，所有样品在高温下均发生了由Ni 2 In型母相向TiNiSi型正交相的马氏体相变。Mn_（1-x）CoxNiSi（x = 0.2，0.3，0.4）和Mn_（1-y）FeyNiSi（y = 0.26，0.30，0.36，0.46，0.55）样品中Co（Fe）替代Mn降低了马氏体的结构转变温度（Tt）和居里温度（TCM）。随着Co（Fe）含量的增加，马氏体相表现出典型的铁磁行为，饱和磁场（HS）基本不变，饱和磁化强度（MS）呈下降趋势。理论计算的力矩与实验测量结果吻合较好。从态密度分布的角度分析了不同3d元素之间的轨道杂化。
2014-11-21 cond-mat.mtrl-sci
