Novel Ultra-hard tetragonal Octacarbon C8 close to Diamond from First Principles
提出了一种新型的超硬碳同素异形体，它具有金刚石的力学、动力学和热学性能。基于能量标准从计算内密度泛函理论DFT，四碳C8化学计量被确定为一个内聚网络的角共享C4四面体所示的电荷密度投影表现出sp3样碳杂化。新的同素异形体是机械（弹性常数）和动力学（声子）稳定，表现出的热性能（热容量CV）与文献中的金刚石的实验数据密切一致。从使用的模型来评估维氏硬度，一个更大的幅度相对于金刚石被假设为新的同素异形体。电子能带结构计算显示绝缘行为与大的带隙5 eV的金刚石一样。
2022-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and Structural Characterization of Highly Tetragonal (1-x)Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-xPbTiO3 Piezoceramics
本文对x=0.65、0.70、0.75和0.80的（1-x）Bi（Zn 1/2 Ti 1/2）O3-xPbTiO 3（BZT-xPT）压电陶瓷进行了全面的X射线衍射（XRD）和介电测量。粉末X射线衍射数据揭示了所有组成的BZT-xPT陶瓷的四方晶系结构（空间群P4 mm）。
2013-11-16 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles study of structural and elastic properties of bulk SrRuO$_3$
我们提出了一个第一性原理调查的结构和弹性性能的实验观察相的散装SrRuO $_3$ -即正交晶系，四方晶系，立方晶系-通过应用密度泛函理论（DFT）近似。首先，我们把注意力集中在计算的晶格常数的准确性，以找出DFT方法，最好地代表SrRuO $_3$的晶体结构，因为许多重要的物理量至关重要地依赖于体积的变化。接下来，我们评估单晶体的弹性常数，机械稳定性，宏观弹性参数，试图至少部分地弥补现有的缺乏这些基本功能的SrRuO $_3$的信息。最后分析了低温正交相在$C_{44}$相关剪切变形下的反常行为。结果表明，在临界应变值下，系统表现出明显偏离初始行为，导致等对称相变。此外，在$C_{44}$相关的剪切变形下，四相SrRuO 3变得机械不稳定，这引起了一个悬而未决的问题，即是什么使其在高温下实验上可观察到。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio DFT+U study of He atom incorporation into UO2 crystals
我们提出并讨论了密度泛函理论（DFT）的研究结果的一个完美的UO 2晶体和He原子在八面体间隙的位置。我们已经计算了基本的大块晶体的性质和他纳入到低温反铁磁UO 2相使用几个交换相关泛函内的自旋极化局域密度（LDA）和广义梯度（GGA）近似的能量。在所有这些DFT计算中，我们包括使用哈伯德模型（DFT+U方法）的现场相关校正。我们分析了一个潜在的晶体对称性减少，并证实了在一个完美的UO 2的Jahn-Teller效应的存在。我们还讨论了问题的导电电子状态时，他被放置到一个tetrapherases反铁磁相的UO 2。因此，我们发现了一个特定的晶格畸变，使我们能够恢复半导体状态，并正确估计他的掺入能量。与体性质不同，He掺入能量强烈依赖于几个因素，包括超晶胞尺寸、自旋极化的使用、交换相关泛函和现场相关校正。我们比较我们的结果与以前的壳模型和从头算DFT计算的他掺入。
2009-01-22 cond-mat.mtrl-sci
C5 as simplest ultrahard allotrope with mixed sp2/sp3 carbon hybridizations from first principles
从晶体化学理论和密度泛函理论计算出发，提出了一种新的四元碳C5作为最简单的超硬同素异形体，具有混合杂化碳杂化（sp2 - sp3）。新的pentacarbon被确定为动态和机械的内聚和稳定。而电荷密度是本地化的四面体C-sp3，它被发现离域周围的三角C-sp2导致金属行为。由沿四面体轴排列的三角碳引起的各向异性结构特征提供了接近金刚石量级的高维氏硬度
2022-10-09 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
Electronic Phase Transformations and Energy Gap Variations in Uniaxial and Biaxial Strained Monolayer VS$_2$ TMDs: A Comprehensive DFT and Beyond-DFT Study
本研究利用DFT及多种计算方法系统分析了单层VS$_2$在-5%至+5%单轴与双轴应变下的电子结构和能隙变化，发现压缩应变可诱导半导体-金属相变，为应变工程调控二维TMD电子器件提供了理论依据。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Defect calculations in semiconductors through a dielectric-dependent hybrid DFT functional: the case of oxygen vacancies in metal oxides
我们研究了三种不同的金属氧化物半导体（金红石型和金红石型TiO 2，单斜晶系WO 3，和四斜晶系ZrO 2）中的氧空位的行为，使用最近提出的混合密度泛函方法，其中确切的交换分数是材料依赖的，但在自洽方案中获得从头算。特别是，我们计算相对于氧空位缺陷的电荷跃迁能级，并将计算的光学和热激发/发射能量与现有的实验结果进行比较，从而揭示潜在的激发机制和相关材料特性。我们发现，这种新的方法是能够再现不仅基态性能和能带结构的完美的大块氧化物材料，但也提供了与相应的亚化学计量缺陷系统中观察到的光学和电学行为一致的结果。
2015-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Two-component anomalous Hall and Nernst effects in anisotropic Fe$_{4-x}$Ge$_x$N thin films
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；FZU – Institute of Physics of the CAS（捷克科学院物理研究所）；Charles University（查理大学）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
研究了各向异性Fe$_{4-x}$Ge$_x$N薄膜中双组分异常霍尔和能斯特效应，揭示了磁化方向取向和磁晶各向异性对效应的影响。
2025-11-18 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigations in the carbon silicon system of novel tetragonal C8 (diamond) and Si8 allotropes and binary Si4C4 phase
基于晶体化学原理，采用密度泛函理论（DFT）对C8、Si 8和碳化硅Si 4C 4的基态能量和物理性质进行优化，提出了新的扩展网络结构.碳和硅的两种同素异形体以及碳化硅属于原始四方空间群P-4 m2 Number 115。C8同素异形体结构的角共享C4和Si 4四面体是由电荷密度投影显示sp3样碳杂化。通过仔细的对称性分析，C8的对称性分析表明它是立方金刚石的另一种表示，空间群F-d3 m编号227。C8被确定为超硬，具有类似的维氏硬度。对C_8的兴趣是作为研究Si_8和Si-C二元系的模板。Si 8同素异形体被发现是软的，HV =13 GPa，类似于立方Si，并且Si 4C 4被识别为HV =33 GPa，接近于实验SiC。所有这三个新的阶段是机械（弹性常数）和动力学（声子）稳定，和他们的电子能带结构的绝缘C8（金刚石）与约5 eV的大带隙，和半导体Si 8和Si 4C 4的带隙约为1 eV的特征。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in tetragonal manganese-rich Heusler compounds
用密度泛函理论对富锰Heusler化合物的总能量进行了全面的研究。从一个大的立方母系统，四倍失真的响应进行了详细研究。我们从那些最有可能变成四次方的系统中挑选出保持立方的系统。的驱动力的tetrapherite扭曲和它的磁性能的影响，特别是当它们偏离斯莱特-鲍林规则，以及居里温度的趋势，突出显示。通过偏态密度，电子结构的变化揭示了所观察到的趋势的微观起源。我们把注意力集中在磁晶各向异性，并发现非常高的值为tetrapherheusler化合物含有重过渡金属伴随着低磁矩，这表明这些材料是有前途的候选人自旋转移矩磁化开关应用。
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid exchange-correlation functional for accurate prediction of the electronic and structural properties of ferroelectric oxides
采用原子轨道线性组合方法，系统地比较了不同的密度泛函理论和混合交换相关泛函理论对铁电氧化物电子和结构性质的预测.结果发现，没有一个可用的功能是能够提供，在同一时间，准确的电子和结构性能的立方相和四方相的BaTiO $_3$和PbTiO $_3$。一些，虽然不是全部，通常的DFT泛函预测的结构与可接受的精度，但总是低估了电子带隙。相反，常见的混合泛函产生的带隙的改进的描述，但高估的体积和原子扭曲相关的铁电性，从而导致一个不可接受的大$c/a$比率为两种化合物的四元相。发现这种超四边形性主要由对应于广义梯度近似（GGA）的交换能引起，并且在较小程度上由混合泛函的精确交换项引起。因此，我们提出了一个替代的功能，混合确切的交换与最近提出的GGA的吴和科恩[物理评论B 73，235116（2006）]，对于固体，改善了最常见的GGA的交换的处理。新的功能呈现一个准确的描述典型的铁电氧化物的结构和电子性质。
2008-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Computational Study of Halide Perovskite-Derived A$_2$BX$_6$ Inorganic Compounds: Chemical Trends in Electronic Structure and Structural Stability
在密度泛函理论（DFT）和混合（HSE06）泛函的框架内，计算研究了钙钛矿衍生的KPDMATHABMM PtCl $_6$原型结构的立方和四元变体的A $_2$ BX $_6$卤化物的电子结构和能量稳定性.对七种已知的A $_2$ BX $_6$化合物进行了HSE06计算，其中A = K、Rb和Cs，B = Sn、Pd、Pt、Te，X = I。确定了带隙和能量稳定性的趋势，进一步采用DFT计算在更大的化学范围内探索，其特征在于A = K，Rb，Cs，B = Si，Ge，Sn，Pb，Ni，Pd，Pt，Se和Te，X = Cl，Br，I。对于在这项工作中研究的系统，带隙增加从碘化物溴氯化物。此外，A位阳离子的变化影响带隙以及优选的四重畸变程度。较小的A位阳离子，如K和Rb，有利于四元结构畸变，导致带隙略大。对于（Ni，Pd，Pt）组和（Se，Te）组中的B位点的变化，带隙随着阳离子尺寸的增加而增加。然而，没有观察到的化学趋势相对于阳离子尺寸的带隙被发现（Si，Sn，Ge，Pb）组。这项工作中的发现提供了指导原则的卤化物A $_2$ BX $_6$化合物的设计潜在的光伏应用。
2017-06-27 cond-mat.mtrl-sci
On the crystalline structure of orthorhombic SrRuO$_3$: A benchmark study of DFT functionals
通过研究基态正交SrRuO $_3$的晶体结构，我们提出了一个基准研究的一些最流行的密度泛函理论（DFT）的方法从局域密度近似（LDA），广义梯度近似（GGA），和混合功能的家庭。最近在室温下稳定SrRuO $_3$的四方相和单斜相的实验成功揭示了通过应用第一性原理计算精确描述这种材料的几何形状的能力。因此，我们的工作旨在分析不同的DFT泛函的性能，并提供一些建议，为未来的研究SrRuO $_3$。将所得结果与低温实验数据进行比较表明，修正的固体GGA具有较好的精度和较低的计算成本，是计算晶格常数和体积的最佳选择。然而，当倾斜和旋转角度出现在场景中时，修改的GGA与混合方案的组合成为最优选的选择。值得注意的是，LDA泛函的较差性能在某种程度上被其对SrRuO $_3$的电子和磁性结构的真实再现所补偿，如果还考虑物理特征，则使其成为强有力的竞争者。
2016-08-02 cond-mat.mtrl-sci
"Adiabatic" Elastic Constants in Hubbard-Corrected Density-Functional Theory DFT+U: case UO$_2$
本文针对 DFT+U 中因亚稳态导致应力-应变计算弹性常数出错的问题，提出保持相同电子 Hubbard 占据分支的“绝热”计算方法，并在 UO$_2$ 晶体中验证了其高精度及与实验的高度一致性。
2025-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Modulating the electronic and optical properties of a ternary chalcogenide CdTl2Te4 via external electric field: A DFT study
各种三元硫系化合物及其性质是目前研究的热点之一。本文采用SIESTA程序对三元硫系化合物CdTl_2Te_4的电子结构和光学性质进行了第一性原理计算研究。该化合物的结构具有四元晶系，晶胞在各个方向上都是周期性的。能带结构表明它是一种直接带隙半导体，这可以用态密度来解释。可以看出，所获得的能隙在采用垂直于xy平面的外部电场时增加，但在增加场强的幅度时不增加。计算了该化合物在面内和面外偏振光下的吸收系数、反射率、介电函数的实虚部、折射率和消光系数等光学性质，发现了面外偏振光对该化合物光学性质的调制作用，为该化合物在紫外吸收剂、太阳能电池等方面的应用开辟了新的途径。该化合物是一种窄禁带半导体，具有可调的电子和光学性质，在光电子学等领域具有潜在的应用。
2020-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Novel high symmetry super-hard C48 and C32 allotropes with ana and ukc original topologies: Crystal chemistry and DFT investigations
本研究基于晶体结构工程设计出两种具有全新拓扑的高对称碳同素异形体，通过DFT计算证实其力学、动力学稳定且为超硬半导体，丰富了碳材料研究体系。
2025-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of the electro-optic effect and nonlinear optical susceptibilities of some ferroelectrics: ab initio calculation
采用密度泛函理论（DFT），在局域密度近似（LDA）下，基于第一性原理计算，研究了氧八面体铁电体的非线性光学性质和电光效应.本文计算了四方相和菱方相的频率依赖复介电函数和二次谐波响应系数\c{hi}（2）（-2ω，ω，ω）。还在带隙以下评估电子线性电光极化率\c{hi}（2）（-ω，ω，0）。这些结果是基于一系列的LDA计算使用DFT。对于\c{hi}（2）（-ω，ω，0）的计算结果在带隙以下与实验结果一致，对于\c{hi}（2）（-2ω，ω，ω）的计算结果与实验数据进行了比较。
2011-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Semi-classical electronic transport properties of ternary compound AlGaAs$_2$: Role of different scattering mechanisms
我们提出了一个全面的调查半经典输运性质的n型三元化合物AlGaAs 2，使用罗德的迭代方法。在输运计算中考虑了四种散射机制，即电离杂质、压电、声学形变和极性光学声子。散射率已计算的从头算参数。我们认为AlGaAs 2具有两种不同的晶体几何形状，一种为四角晶系（空间群：），而另一种具有体心四角晶系（空间群：）。我们已经观察到在体心四氢呋喃相中更高的电子迁移率，从而使其比四氢呋喃相更适合于高迁移率器件应用。为了了解这两个阶段的电子迁移率的差异，这些阶段的导带的E-k图的曲率进行了比较。在室温下，在电子迁移率的主要贡献被发现是由非弹性POP散射。我们还注意到，流动性被低估的弛豫时间近似相比，罗德的迭代方法。
2019-09-27 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of mechanical and bonding characteristics of new T2 superconductor Ta5GeB2
本文首次采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了新合成的T2相超导体Ta 5 GeB 2的力学和成键性质。晶格常数的计算值与实验值吻合较好。计算了Ta_5Ge_B_2的弹性常数（C_j）、体积模量（B）、剪切模量（G）、杨氏模量（Y）、泊松比（nu）、Pugh比（G/B）和弹性各向异性因子（A），并从能带结构、态密度、和Mulliken原子布居数。估计德拜温度和维氏硬度也被用来证明这两个机械和键合性能的Ta 5GeB 2。
2016-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A comprehensive exploration of structural and electronic properties of Molybdenum clusters
本文结合基于平面波的DFT与AIRSS全局搜索，系统研究至多10个原子的Mo团簇，比较软硬赝势、自旋结构、声子稳定性及准谐自由能。
2023-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magnetic properties of Fe-Co-C alloys with tetragonal deformation: a first-principle study
该研究通过第一性原理全构型空间分析，系统研究了间隙C掺杂Fe-Co合金的结构与磁性能，揭示了四方相稳定范围、约50% Co浓度处MAE最大值以及MAE与混合焓的正相关性。
2025-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Point defects in CdTe and CdTeSe alloy: a first principles investigation with DFT+U
本文采用DFT+U第一性原理计算，全面研究了CdTe和CdTeSe合金中的本征与外来缺陷特性，揭示了缺陷对材料电学和光学性质的影响。
2024-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of the noncentrosymmetric tetragonal antiferromagnet EuPtSi$_{3}$
本文报道了用光学浮区技术生长的非中心对称稀土化合物EuPtSi $_{3}$单晶的综合研究。测量的磁化强度，交流磁化率，和比热一致建立反铁磁秩序的本地化Eu $^{2+}$时刻低于内尔温度$T_{\mathrm{N}} = 17~\mathrm{K}$，其次是在$T_{\mathrm{N1}} = 16~\mathrm{K}$的第二次磁性转变。对于沿易磁化$[001]$轴的磁场，磁相图由这两个相组成。对于在硬磁基面中施加的场，在磁场下出现两个附加相，其中面内各向异性较弱，$[100]$是最硬轴。在相变，磁性能表现出滞后和微分和交流磁化率之间的差异，表明缓慢的中尺度磁织构的重取向过程。一致地，粉末和单晶中子衍射在零场确定磁纹理，调制的长度尺度的顺序为$100~\textrm{Å}$，最有可能的形式内尔型反铁磁摆线。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin of high hardness and optoelectronic and thermo-physical properties of boron-rich compounds B6X (X = S, Se): a comprehensive study via DFT approach
在本研究中，结构和迄今未调查的机械（弹性刚度常数，机械加工性指数，柯西压力，各向异性指数，脆性/延展性，泊松比），电子，光学和热力学性质的新型富硼化合物B6 X（X = S，Se）已探索使用密度泛函理论。估计的结构晶格参数与之前的报道一致。这些化合物的机械和动力学稳定性已在理论上建立。这些材料本质上是脆性的并且是弹性各向异性的。B6 S和B6 Se的断裂韧性值KIC为~ 2.07 MPam 0.5，评价了限制材料内部裂纹扩展的阻力。B6 S和B6 Se化合物都具有在31-35 GPa范围内的高硬度值，并且具有成为硬化合物类别的突出成员的潜力。偏态密度（PDOS）证实了强共价键和费米能级以下低能处的尖峰导致了高硬度。能带结构和态密度的变化表明了化合物的间接半导体性质。德拜温度（ΘD）、最小热导率（Kmin）、晶格热导率（kph）、低热膨胀系数和低密度的相对高的值表明两种富硼硫属化物都可以用作热管理材料。在中紫外区（3.2-15 eV）的研究材料和低反射率（~ 16%）的大的吸收能力显着。这些有利的特征使研究中的化合物有望用于UV表面消毒装置以及医疗灭菌设备应用。这些化合物的所有研究的物理性质之间的良好的相关性。
2021-01-31 cond-mat.mtrl-sci
DFT prediction of new o-MAX phases: Mo2A2AlC3 (A = Zr, Nb, Ta) for next-generation thermal barrier coatings
该研究利用 DFT 首次预测并系统分析三种新型 o-MAX 相 Mo2A2AlC3（A = Zr、Nb、Ta）的结构、电子、力学、热力学及光学性质，以评估其作为下一代热障涂层材料的潜力。
2025-09-28 cond-mat.mtrl-sci
The environmental dependence of redox energetics of PuO2 and α-Pu2O3: A quantitative solution from DFT+U calculations
本文采用密度泛函理论（DFT）+ $U$方法研究了PuO $_{2}$和$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3}$中带电氧缺陷和中性氧缺陷的能量，并对还原态PuO $_{2}$的平衡组成进行了定量测定（PuO $_{2-x}$）作为环境温度和氧分压的函数，这表明与相应的高温实验相当一致。在环境条件下，PuO $_{2}$到$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3} $的吸热还原被发现通过PuO $_{2-x}$的伴随体积膨胀和O-空位的可能迁移而促进，而$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3}$的进一步还原被预测要困难得多。与PuO $_{2}$的吸热氧化相反，$α$ -Pu $_{2} $ O $_{3}$的氧化是一个稳定的放热过程。
2012-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Insights into the magnetocaloric effect of Gadolinium: A DFT Exploration of Structural, Electronic, and Magnetic Features in Bulk and Film configurations
本研究采用DFT计算探索钆块体与薄膜构型的结构、电子和磁性特性，深入揭示其磁卡效应的物理机制，为磁制冷技术应用提供见解。
2024-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Customizing PBE Exchange-Correlation functionals: A comprehensive approach for band gap prediction in diverse semiconductors
本文扩展了PBE泛函以准确预测多种半导体的带隙，提供比DFT+U更现实、比GW或HSE更具成本效益的替代方案，在带隙预测上表现与SCAN相似。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Importance of bond exchange in MnC structural stability and half-metallic ferromagnetism: a comprehensive density functional benchmark study
University of Bejaia（贝贾亚大学）；Clausthal University of Technology（克劳塔尔工业大学）
本研究通过密度泛函计算探讨MnC结构稳定性和半金属铁磁性中键交换的作用，发现不同泛函对预测基态结构及磁性特性有显著影响，可能为自旋电子材料提供新方向。
2025-11-22 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
The electronic, thermodynamic, thermoelectric and optical properties of Ca(InP)2 compound: DFT study
本文利用DFT结合GGA和mBJ方法系统计算了Ca(InP)2的电子、光学、热电及热力学性质，发现其具有位于Gamma点的直接带隙，为光电和电子器件应用提供了理论依据。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The role of oxygen vacancies on the structure and the density of states of iron doped zirconia
本文从理论和实验两个方面研究了铁掺杂对氧化锆陶瓷性能的影响。结合密度泛函理论（DFT）模拟和薄膜的实验表征，我们发现铁处于Fe 3+的氧化态，因此薄膜中富含氧空位（VO）. VO的加入有利于ZrO2：Fe中四方相的形成，并影响Fe原子的费米能级态密度和局域磁化强度。我们还发现Fe（2 p）和Fe（3 p）能级可以作为掺杂体系中空位存在的标志。特别是Fe（3p）峰的计算位置对VO与Fe原子比非常敏感。理论和实验的Fe（3p）峰位置的比较表明，在我们的薄膜中，这个比例接近0.5。除了对材料本身的兴趣之外，ZrO 2：Fe还构成了DFT在嵌入氧化物中的过渡金属上的应用的测试案例。在ZrO2：Fe的列入哈伯德U校正显着改变系统的电子性质。然而，包括这种校正，至少对于值U = 3.3 eV的选择在本工作中，恶化的协议与测量的光电发射价带光谱。
2013-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic to ferromagnetic phase transition in CrSH monolayer using DFT+U and BO-MD calculations
本研究通过DFT+U和BO-MD计算揭示1T-CrSH为稳定铁磁半导体、2H-CrSH为亚稳半金属且300K下转变成1T相，解决声子虚频问题，为自旋/谷电子学提供可调材料候选。
2024-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Vacancy-Induced Quantum Properties in 2D Silicon Carbide: Atomistic insights from semi-local and hybrid DFT calculations
University of Delaware（特拉华大学）
本研究通过DFT计算揭示单层碳化硅中硅与碳空位在电子结构、磁性、迁移及光学响应上的互补特性，为二维材料缺陷工程提供理论框架。
2025-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A DFT computational design and exploration of novel direct band gap silver-thallium double perovskites
由于科学界严重关切我们地球上的子孙后代能源短缺问题，研究人员已将非传统发电计划作为传统化石燃料方法的替代方案。在这种情况下，光伏和热电器件应用的创新材料需要解决当前的不稳定性和效率问题。钙钛矿在这方面非常受欢迎，特别是在太阳能电池的情况下具有25.2%的更高的功率转换效率。在本文中，我们研究了创新的小直接带隙双钙钛矿（elapsolite）Cs $_2$ AgTlX $_6$（X= Cl，Br）的结构，电子，光学和热电性能的全面讨论，使用第一性原理方法。研究中的化合物被发现稳定，高效，经济，具有诱人的光学和热电性能。可见光范围内较高的吸收峰、显著的光学电导率（~10 $^{16}$ sec $^{-1}$）和可见光范围内较低的反射百分比使得这些化合物对于太阳能电池应用具有吸引力。而塞贝克系数，电导率，品质因数（大于1）的大值，和热导率的小值表明这些化合物在热电发电机中的应用。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Structure map of AB$_2$ type 2D materials by high-throughput DFT calculations
通过基于密度泛函理论的高通量计算，我们构建了3844个化合物的AB $_2$型单分子膜的结构图，这些化合物都是选自周期表的62种元素的组合。该结构图及其网络版（www.openmx-square.org/2d-ab2/）提供了3844种化合物二维（2D）结构的全面结构趋势，并正确预测了大多数现有2D化合物的结构，如过渡金属二硫属化物和具有1 T或1H型结构的MXene。我们还总结了所有的家庭的1 T/1H型AB $_2$单分子膜的周期表中的每一个组的组合的基础上，我们的结构图，并提出了新的类型的结构，如存储结构，这可能是一个候选材料的数据存储应用具有极高的面密度。此外，平面和扭曲的平面结构和其他几何特征的结构被发现，通过高通量计算。这些特征结构可能为寻找未知二维材料提供新的视角和方向。我们的结构图和数据库将促进实验合成未发现的2D材料和理论研究新结构的性能。
2019-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Family of Two Dimensional Transition Metal Dichlorides Fundamental Properties, Structural Defects, and Environmental Stability
University of Oulu（奥卢大学）；Peter the Great Saint Petersburg Polytechnical University（彼得大帝圣彼得堡理工大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
大量新颖的二维（2D）材料不断被发现并存入数据库。机器学习算法和基于密度泛函理论（DFT）的预测的整合实现允许创建包含难以想象的2D样本量的多个数据库。在这条链的下一步，调查导致对发明材料的功能性进行全面研究。在这项工作中，一个家庭的过渡金属二氯化物已被筛选出系统的调查，其结构稳定性，基本性质，结构缺陷，和环境稳定性，通过基于DFT计算。这项工作强调了利用本发明材料潜力的重要性，并提出了一种新的二维材料家族的全面表征。
2022-04-29 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.app-ph
A comprehensive study of electronic and piezoelectric properties of Li-based Tin-halide perovskites from GGA and Meta-GGA
本研究采用结合GGA和mGGA的DFT方法，探究两种锂基锡卤化物钙钛矿的多类性质，发现这类环保材料在光电子与压电领域颇具应用潜力。
2024-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Grad DFT: a software library for machine learning enhanced density functional theory
Xanadu（沙杜公司）；Center for Computational Quantum Physics, Flatiron Institute（弗拉铁隆研究所计算量子物理中心）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本研究提出基于JAX的完全可微DFT库Grad DFT，利用神经网络确定能量密度加权和来参数化交换相关泛函，并包含二聚体数据集，通过实验验证了神经泛函的泛化能力及数据噪声对模型精度的影响。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Comprehensive Anisotropic Linear Optical Properties of Weyl Semimetals, TaAs and NbAs
TaAs和NbAs是最早发现的两种Weyl半金属，它们具有许多有趣的光学性质，如手性相关的光激发和巨二次谐波产生（SHG）。线性光学和非线性光学已被用作探测这些晶体中的外尔物理的工具。在这里，我们扩展这些研究，以解决两个重要的问题：确定完整的各向异性介电响应，并探讨它们是否以及如何揭示基本的外尔物理。首次将椭圆偏振光谱与密度泛函理论相结合，确定了TaAs和NbAs的完全各向异性介电函数。在1.2-6 eV（实验）和0-6 eV（DFT）范围内给出了参数化的洛伦兹振子，它们之间有很好的一致性。线性和非线性光学性质已经被报道揭示外尔物理。我们认为，强光学共振从平凡的频带是以前报道的大光学二次谐波产生在这些能量的可能来源。此外，通过比较以外尔锥为中心的小k空间对总线性介电函数的贡献，我们发现这些贡献是高度各向异性的，并且在0.5 eV以下占总介电函数的<25%;在1 eV以上，这些贡献可以忽略不计。因此，使用光学技术研究外尔物理需要非常低的能量，即使在那里，也需要仔细评估，以区分外尔带的小得多的贡献与平凡带和德鲁德响应对总介电函数的主要贡献。
2021-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of p-d hybridization and structural distortion on the electronic properties of AgAlM2 (M = S, Se, Te) chalcopyrite semiconductors
采用基于密度泛函理论（DFT）的自洽紧束缚线性Muffin Tin轨道（TB-LMTO）方法，对AgAlM 2（M = S，Se，Te）黄铜矿半导体的结构和电子性质进行了从头算研究.计算的晶格常数、负离子位移参数（u）、四面体畸变（η = c/2a）和键长等均与实验值符合良好。我们的研究表明，这些半导体是直接带隙半导体，带隙分别为1.98 eV，1.59 eV和1.36 eV。在局域密度近似（LDA）的限制下，与实验值符合得很好。对阴离子置换效应和p-d杂化效应的研究表明，AgAlM_2（M = S，Se，Te）的禁带宽度因阴离子置换效应分别增加了9.8%，8.2%和5.1%，因p-d杂化效应分别减小了51%，47%和42%。
2010-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Modelling of Magnetism in Strongly Correlated Materials: Evaluating Constrained DFT and the Hubbard Model for Y114
本文针对Y114晶体磁性研究，提出基于势自洽方法的约束DFT（cDFT），以克服传统DFT+U中磁矩离域和溢出问题，结果表明cDFT预测的Co离子磁矩比Hubbard模型更接近实验值，为磁性材料研究提供了更准确的第一性原理方法。
2024-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comprehensive First-Principles Investigation of the Structural, Mechanical, Electronic, and Optical Properties of Homoelemental Phase T-GaN Monolayer
Federal Institute of Education, Science and Technology of Para'iba（帕拉伊巴联邦教育、科学和技术学院）；Federal University of Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学）
本文利用DFT和HSE06方法系统研究了T-GaN单层的结构、力学、电子和光学性质，发现其具有动力学稳定性、面内各向异性和间接带隙，可作为各向异性纳米电子和光电子应用的候选材料。
2026-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive understanding of water-driven graphene wrinkle life-cycle towards applications in flexible electronics: A computational study
石墨烯纳米带（GNR）和其他二维（2D）材料中褶皱的存在显着改变了它们的机械，电子，光学特性，这可能是有益的或有害的。在实验上，已经观察到在GNR的常用生长过程中，源自环境湿度的水分子可以在GNR和衬底之间扩散。水的扩散导致GNR中的褶皱形成，从而影响其性能。此外，扩散的水最终会变干，不仅改变了褶皱石墨烯纳米带（WGNR）的几何形状，而且改变了它的特征。对这些现象的计算分析可以提供对这些现象的原子级理解。因此，在这项工作中，分子动力学（MD）模拟水的扩散和蒸发之间的GNR和它的基板，以及它们对皱纹的形成和动力学的影响。此外，基于密度泛函理论（DFT）的分析用于表征由褶皱几何形状的改变引起的WGNR的电子结构的差异。我们的研究表明，最初分布的皱纹倾向于合并，形成一个局部的皱纹，其配置取决于初始皱纹的几何形状和扩散的水量。褶皱结构在干燥时发生变化，而在完全干燥之前保持静止。局部褶皱的运动是弯曲、屈曲和滑动三种基本模式的组合。应力分析表明，最大应力位于褶皱底部，其大小始终低于塑性极限。DFT的结果提供了洞察的潜力，使用的皱纹，以控制电子流的方向，在柔性电子产品的应用。
2020-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Structural stability and magnetism of FeN from first principles
在密度泛函理论（DFT）的框架下，采用全电子增广球面波方法（ASW），采用广义梯度GGA泛函处理交换和关联效应，研究了FeN单氮化物的结构和磁性.通过对假定的岩盐型（RS）、锌盐型（ZB）和纤锌矿型（W）结构的能量-体积关系的计算表明，RS型结构比其它结构更稳定。平衡体积下的自旋极化计算结果表明，RS-FeN的基态是高磁矩的铁磁性，而ZB-FeN和W-FeN是非磁性的。畸变对稳定性的影响考虑到考虑FeN在两个不同的面心四面体结构（FCT）：FCT岩盐和FCT锌。讨论了Slater-Pauling-Friedel模型的磁体积效应。报道了从位和自旋投影态密度分析的电子结构。讨论了FeN的结构和磁性，给出了相对于Fe的N局域环境。
2009-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between Electronic Structure, Chemical Bonding, and Lattice Symmetry in Bismuth Vanadate
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
研究钒酸铋中电子结构、化学键与晶格对称性的相互作用，通过评估精确交换作用解决理论差异，利用框架计算能带结构，揭示不同相带边差异，明确单斜畸变驱动因素，建立相关联系，为复杂氧化物性质描述提供基础。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Annealing-Induced Magnetic Modulation in Co- and Y-doped CeO2: Insights from Experiments and DFT
本研究通过实验与DFT计算，探究不同退火环境对5%Co和Y掺杂CeO₂稀磁氧化物磁性能的影响，揭示氧空位与束缚磁极化子对室温铁磁性的调控作用，为优化DMOs磁性能提供新见解。
2025-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Wide range equation of state for fluid hydrogen within density functional theory
结合第一性原理分子动力学模拟和无轨道分子动力学模拟，最终建立了液氢的宽范围状态方程。特别地，本文引入的短截止半径赝势使氢的物态方程可以在$9.82\times10^{-4}$~$1.347\times10^{3}$ g/cm $^{3}$和高达$5\times10^{7}$ K的范围内得到。通过与各种实验和理论数据的综合比较，我们得出结论：我们的DFT状态方程可以方便可靠地用于惯性约束聚变的流体动力学模拟。
2013-06-08 astro-ph.EP cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Enabling Large-Scale Condensed-Phase Hybrid Density Functional Theory Based $Ab$ $Initio$ Molecular Dynamics I: Theory, Algorithm, and Performance
通过包含一部分精确交换（EXX），混合泛函减少了半局域密度泛函理论（DFT）中的自相互作用误差，从而在生物学、化学、物理学和材料科学中提供了系统中电子结构的更准确和可靠的描述。然而，与所有所需的EXX量的评估相关的高计算成本限制了混合DFT在大分子和复杂凝聚相材料的处理中的适用性。为了克服这一限制，我们设计了一种线性缩放但形式上精确的方法，该方法利用所占据轨道的局部表示（例如，最大局域化Wannier函数，MLWF），以利用有限能隙系统中量子力学交换相互作用的实空间评估中的稀疏性。在这项工作中，我们提出了一个详细的描述的理论和算法的进展，需要执行MLWF为基础的从头分子动力学（AIMD）模拟的大规模凝聚相系统在混合DFT水平。我们提供了一个全面的描述的exx算法，这是目前实施的量子ESTERO计划，并采用混合MPI/OpenMP并行化方案，以有效地利用高性能计算（HPC）资源。其次是对这种方法的准确性和并行性能进行关键评估时，执行AIMD模拟的液体水的规范合奏。通过访问HPC资源，我们证明了Exx能够实现基于混合DFT的AIMD模拟包含500-1000个原子的凝聚相系统，其壁时间成本与半局部DFT相当。在这样做的过程中，exx使我们更接近于在混合DFT理论水平上对大规模凝聚相系统进行足够长时间尺度的常规AIMD模拟。
2021-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Structures and Properties of $β$-Titanium Doping Trace Transition Metal Elements: a Density Functional Theory Study
为了探讨过渡金属X（X=Ag，Cd，Co，Cr，Cu，Fe，Mn，Mo，Nb，Ni，Pd，Rh，Ru，Tc，Zn）对$β$ -钛体系稳定性的影响机制，我们采用密度泛函理论（DFT）对Ti $_{0.98}$ X $_{0.02}$体系的结构、生成焓、生成自由能、弹性常数和电子结构进行了系统的计算.根据我们的计算，生成焓和自由能的结果表明，微量X的加入有利于$β$ -钛的热力学稳定性。这种行为可以用态密度（DOS）很好地解释。而Ti $_{0.98}$ X $_{0.02}$体系的四元剪切模量为负值，表明低X掺杂的$β$ -钛体系在0 K下仍是弹性不稳定的.因此，我们从理论上解释了掺杂有痕量过渡金属X的$β$ -钛在基态是不稳定的。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Intrinsic defects and mid-gap states in quasi-one-dimensional Indium Telluride
本研究结合STM/STS、DFT与角分辨光电子能谱，揭示四方InTe中的一维In1+链、链空位线缺陷及其近VBM局域受主隙态，阐明其本征高p型掺杂来源。
2023-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-Pressure DFT Study of BeX (X = S, Se, Te): Phonon Spectra, Optical Properties, and Thermodynamic Stability for Advanced Optoelectronic Applications
本研究通过DFT第一性原理计算，探究了0-10 GPa静水压下BeX（X=S、Se、Te）的多种性质，证实其动力学稳定性，揭示压力对能带、光学及热力学参数的调控作用，为相关器件应用提供理论支撑。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Exploring the Electronic and Mechanical Properties of TPDH-Nanotube: Insights from Ab initio and Classical Molecular Dynamics Simulations
本研究结合密度泛函理论和经典分子动力学，全面分析了新型碳同素异形体纳米管 TPDH-NT 的电子与力学性质，发现其具有结构稳定性、手性依赖的力学响应及金属/半导体特性。
2024-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
