Unveiling potential candidates for rare-earth-free permanent magnet and magnetocaloric effect applications: a high throughput screening in Fe-N alloys
该研究通过高通量密度泛函理论计算，在Fe-N合金中筛选出49个铁磁案例，其中15种为潜在永磁体（含1种硬磁、14种半硬磁）、40种为潜在巨磁热效应材料，填补了应用空白，为无稀土永磁和磁热应用提供候选。
2025-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Functionality-directed Screening of Pb-free Hybrid Organic-inorganic Perovskites with Desired Intrinsic Photovoltaic Functionalities
杂化有机-无机钙钛矿的材料类别已经从短短7年前光伏应用中几乎未知的材料迅速上升为约20%效率的薄膜太阳能电池材料。作为有前途的这类材料是，但是，有其长期稳定性差，非最佳的带隙，存在对环境有毒的铅元素等的限制，我们在这里申请的功能导向的理论材料选择方法作为过滤器的化合物，满足所需的固有光伏功能，并可能克服上述限制的初始筛选。采用第一性原理计算，系统研究了数百种候选杂化钙钛矿的热力学稳定性和光致发光相关性质。我们已经确定在此材料选择过程中，十四锗和锡基材料具有潜在的优越的体材料本征光伏性能。一类独特的化合物含有NH3 COH $^+$与有机分子衍生的状态有趣地出现在带边found. Comparison的各种候选材料提供的见解如何组成的变化和微观结构的变化影响关键光伏相关性能在这个家庭的材料。
2016-12-06 cond-mat.mtrl-sci
A high throughput search of efficient thermoelectric half-Heusler compounds
Half-Heusler化合物已经成为有前途的热电材料，提供了巨大的组成空间来调节其热电性能。一类稳定的半赫斯勒化合物，由周期表中三个特定族的元素形成，即X $_{p}$ X $'_{1-p}$ Y $_{q}$ Y $'_{1-q}$ Z $_{r}$ Z $'_{1-r}$（其中X，X $'$ = Ti，Zr，Hf，Y，Y $'$ = Ni，Pd，Pt和Z，Z $'$ = Ge，Sn，Pb和p，q，r = 0，0.25，0.75和1）通过不同的化学计量的等电子元素取代的X，Y和Z位分别进行了研究。智能过滤器采用在我们的高通量密度泛函理论计算的每一步，以过滤化合物，改善品质因数。在确认几个已知结果的同时，计算还揭示了改善化合物类热电性能的未知途径。发现母体Heusler的50%X和Z位点取代分别略微提高了$p$ -和$n$ -型掺杂的功率因数，同时导致品质因数的显著提高（提高$\sim$ 24%），这特别是由于在大约相同的晶胞体积中晶格无序度增加而降低了晶格热导率。此外，本研究证实了实验方案，Y位点取代不会导致功率因数的增强，因为在高对称点的带简并的破坏。这项工作将作为一个综合的成本效益的指导方针，实验工作与此复合类提高功率因数和品质因数的组合物。
2020-11-16 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput computational search for two-dimensional binary compounds: Energetic stability versus synthesizability of three-dimensional counterparts
采用第一性原理计算方法，研究了二维二元化合物$XY$的能量稳定性，其中$X$和$Y$表示周期表中Li到Pb的金属元素.在这里，1081化合物的屈曲蜂窝（BHC），屈曲广场，B2，L1 $_0$，和B $_h$结构进行了研究。对于在BHC结构中具有负形成能的化合物或可以具有B $_h$结构的化合物，还计算了2D结构的声子色散。我们表明，（i）负的形成能既不是一个充分的条件，也不是必要的条件，产生的动态稳定的二维化合物;和（ii）如果一个化合物的B $_h$结构已被合成实验，在六六六结构是动态稳定的。
2021-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-throughput Design of Magnetic Materials
基于密度泛函理论（DFT）的材料设计是一个新兴的领域，具有巨大的潜力，以加速新材料的开发和应用。磁性材料在绿色能源应用中发挥着至关重要的作用，因为它们提供了收集，转换和利用能量的有效方法。在这篇综述中，在简要介绍了磁性材料的主要功能之后，我们展示了可以通过高通量DFT计算解决的基本性质，特别关注当前的挑战和可行的解决方案。成功的案例研究总结了几类磁性材料，其次是鸟瞰未来的观点。
2020-08-29 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput identification of ferromagnetic Kagome candidates in the AT6X4 and AT6X5 families
Xiamen University（厦门大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）
本研究通过高通量密度泛函理论方法，识别出AT6X4和AT6X5家族中6种铁磁Kagome候选物，为实现铁磁性及Kagome衍生电子态提供了新的材料体系。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Finding unprecedentedly low-thermal-conductivity half-Heusler semiconductors via high-throughput materials modeling
晶格热导率（κω）是化合物许多潜在应用的关键性质。由于高成本和耗时的合成程序，具有非常低或高κω的材料的发现仍然是实验挑战。高通量计算预筛选是一种有价值的方法，显着减少候选化合物的集合。在这篇文章中，我们介绍了可靠地估计大量化合物的体κω的有效方法。这些算法基于机器学习算法、物理见解和自动从头计算的组合。我们在AFLOWLIB.org数据库中扫描了大约79，000个半Heusler条目。在确定的450个机械稳定的有序半导体中，我们发现κω跨越两个数量级以上-比以前认为的范围大得多。对于在等价位置的元素具有大原子半径的化合物，κω最低。然后，我们对材料稳定性进行了彻底的筛选，从而将列表减少到77个系统。然后，我们可以为这个选定的系统范围提供κω的定量估计。提出了三种κω < 5 W /（mK）的半导体材料，供进一步的实验研究。
2014-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Accurate high-throughput screening of I-II-V 8-electron Half-Heusler compounds for renewable-energy applications
本研究通过第一性原理计算高通量筛选960种I-II-V 8电子半霍斯勒化合物，评估其热电、光电、拓扑绝缘体及透明导体应用潜力，发现多种高性能候选材料。
2019-10-07 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput computational framework for lattice dynamics and thermal transport including high-order anharmonicity: an application to cubic and tetragonal inorganic compounds
Northwestern University（西北大学）；Portland State University（波特兰州立大学）
本文提出一个高通量工作流，整合高阶非谐效应以准确预测晶格热导率，针对773种立方和四方无机化合物，揭示高阶非谐效应的层次影响。
2025-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Finding the stable structures of W$_x$N$_1$$_-$$_x$ with an $ab$$-$$initio$ high-throughput approach
利用密度泛函理论计算，许多研究人员预测，各种氮化钨化合物WN $_x$（$x$ > 1）将是“超压缩”或“超硬”的，$i.e.$与金刚石一样硬或比金刚石更硬。预计这些化合物具有大的体积模量和剪切模量（> 200 GPa），并且是弹性和振动稳定的。具有这种所需性质的化合物必须在能量上稳定，以防止分解成其他化合物。这种稳定性只能在确定W $_x$ N $_1$ $_-$ $_x$线的凸包后才能找到，这些线连接作为组成的函数的最低焓结构。W-N结构的相图在实验和计算上都是不确定的。复杂的范德华力在确定固体N-$_2$的结构中起着重要的作用。在这里，我们使用高吞吐量的计算来映射出的凸包和其他低能量结构的W-N系统。我们发现该体系的基态是NbO结构，而Wang发现的WN $et$ $al$结构是基态的。当忽略范德华力时也是稳定的。其他提出的结构是以上的凸包的W-N系统。我们展示了密度泛函的选择如何影响曲线的形状和形成船体的结构。在富氮化合物中，官能团的选择可以显著改变结构参数和力学行为。使用任何泛函，NbO相的体模量和剪切模量与WN $_x$化合物相当，WN化合物已被要求为超硬的超可压缩的。
2014-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of superconductivity in metallic boron-carbon compounds from 0 to 100 GPa by high-throughput screening
该研究在0–100 GPa下以27种阳离子替换LiB3C中的Li，采用区中心电子-声子耦合高通量筛选并经全布里渊区验证，发现CaB3C等候选材料在中等压力下Tc低于31 K。
2023-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
High-throughput calculations of antiferromagnets hosting anomalous transport phenomena
提出基于团簇多极理论的高通量计算方法，从228种高奈尔温度化合物中筛选出34种具有类铁磁对称性的反铁磁体，并经实验数据验证其预测可靠性。
2024-04-03 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput design of all-d-metal Heusler alloys for magnetocaloric applications
本文利用高通量密度泛函理论筛选出686个稳定的全d金属Heusler化合物，发现其普遍具有延展性，并确定49个具有双井能量面及11个具结构相变的候选材料，为磁制冷和形状记忆应用提供了新方案。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci
A High-Throughput Search for Stable and Magnetically Robust Fe$_3$XY$_2$ Monolayers
本研究通过第一性原理高通量筛选529种p区元素组成的Fe₃XY₂化合物，得到31种多维度稳定的材料，揭示了磁性能规律，发现零场下可存在奈尔型斯格明子的Fe₃AsBr₂，为新型二维铁磁体实验研发提供路线。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo Methods for Small Molecule High-Throughput Experimentation
通过与Monte Carlo算法类比，我们提出了在高通量实验或组合化学中设计和重新设计小分子文库的新策略。几个蒙特卡罗方法进行检查，包括大都市，三种类型的偏置计划，和复合移动，包括交换或平行回火。其中，偏置蒙特卡罗方法在寻找最佳化合物方面表现出特别高的效率。蒙特卡洛策略相比，遗传算法的方法。虽然遗传算法确定的最佳化合物是从更好的蒙特卡罗方案相比，确定的有利化合物的多样性减少了约60%。
2001-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
High-throughput study of kagome compounds in the AV3Sb5 family
University of Coimbra（科英布拉大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
本文通过机器学习加速的高通量密度泛函理论计算，系统研究了源自AV3Sb5结构中原子替代的kagome材料的稳定性和电子性质，发现了36种热力学稳定的候选材料，其中许多接近凸包，展示了多种元素作为C原子的多样性化学，揭示了这些材料中存在狄拉克点、范霍夫奇点或费米能级附近的平坦带。
2025-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
A first-principles DFT+GW study of spin-filter and spin-gapless semiconducting Heusler compounds
在赫斯勒化合物中，磁性半导体（也称为自旋过滤材料）被广泛研究，因为它们在自旋电子/磁电子器件中提供了新的功能。无自旋带隙半导体是一个特例。它们在两个自旋通道中的一个中具有零或几乎零的能隙。我们采用$GW$近似，它允许一个精心处理的电子相关性，来模拟这些材料的电子能带结构。我们的研究结果表明，在大多数情况下，使用$GW$自能，而不是通常的密度泛函是重要的，以准确地确定磁性半导体的电子性质。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
AFLOW: An automatic framework for high-throughput materials discovery
计算材料科学的最新进展为结构发现和优化提供了新的机会，包括发现未知的化合物和亚稳结构，电子结构，表面和纳米颗粒特性。这些机会的实际实现需要通过高通量方法系统地生成和分类相关的计算数据。在本文中，我们提出了Aflow（自动流），高通量计算合金，金属间化合物和无机化合物的晶体结构性能的软件框架。科学界可在材料研究联盟的网站aflowlib.org上获得Aflow软件，其几何和电子结构分析和操作工具也可在同一网站上在线操作。自动化方法和用户在线界面的结合为高效的量子计算材料发现和表征提供了强大的工具。
2013-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Stability of Weyl points in magnetic half-metallic Heusler compounds
我们采用{ \it ab-initio}完全相对论电子结构计算研究的Weyl点的稳定性在类的半金属铁磁全Heusler材料的动量空间内，通过专注于Co $_2$ TiAl作为一个公认的原型化合物。在这里，我们表明，Weyl点的数量连同它们的$k$ -空间坐标可以由磁化方向控制。这种替代的自由度，这是不存在于其他拓扑材料（例如外尔半金属），介绍了新的功能，具体的类半金属铁磁体。特别令人感兴趣的是外尔点，这些外尔点与磁化轴的任意旋转无关。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Itinerant versus localized magnetism in spin gapped metallic half-Heusler compounds: Stoner criterion and magnetic interactions
本文系统研究自旋能隙金属半赫斯勒化合物的磁性起源，结合cRPA计算的斯托纳判据区分巡游与局域磁性，并对磁性基态计算交换参数、居里温度及自旋波性质。
2025-06-03 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of Half-antiperovskites with a stacked kagome lattice
半反钙钛矿（HAP）是一类由堆叠的可果美晶格组成的材料，因此具有奇异的磁性和电子态。我们进行高通量计算的基础上的密度泛函理论（DFT）和原子自旋动力学（ASD）模拟预测稳定的磁性HAPs M $_3$ X $_2$ Z $_2$（M = Cr，Mn，Fe，Co和Ni; X是从Li到Bi的元素之一，除了稀有气体和4 $f$稀土金属; Z = S，Se和Te），与结晶和机械稳定性评估。此外，磁基态是通过利用DFT计算结合ASD模拟得到的。原子力显微镜kagome晶格中存在的自旋阻挫表现为面内FM和AFM耦合的竞争行为。对于总数为930 HAP组合物考虑，我们已经发现了23个化合物，稳定在非共线反铁磁（AFM）状态和11个化合物，具有铁磁（FM）秩序。
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
A new family of two-dimensional crystals: open-framework T$_{3}$X (T=C, Si, Ge, Sn; X=O, S, Se, Te) compounds with tetrahedral bonding
为了加速创新材料的开发，具有有用功能的建模和预测至关重要。在这里，基于最近开发的晶体结构预测方法，我们发现了一个新的家庭的稳定的二维晶体与开放通道四面体键合网络，呈现潜在的电子和能源应用。所提出的具有Cmme空间群的结构原型具有至少十三种不同的具有IV族（T=C，Si，Ge，Sn）和VI族（X=O，S，Se，Te）元素的独立式T $_{3}$ X化合物。此外，所提出的材料显示出不同的电子性质，从直接带隙半导体到拓扑绝缘体，在其原始形式，这是进一步可调的机械应变。
2019-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Nanograined half-Heusler semiconductors as advanced thermoelectrics: an ab-initio high-throughput statistical study
该研究通过从头算高通量筛选75种纳米晶half-Heusler化合物，揭示其高温热电优势及物理来源，并用机器学习提炼基于成分的热电性能判据。
2014-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelastic coupling descriptor for high-throughput ab initio search of magnetocaloric materials
University of Nebraska at Kearney（内布拉斯加大学基尼分校）；University of Nebraska-Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）
该研究基于朗道相变理论构建磁弹性耦合描述符，经评估已知磁热材料后，通过高通量从头计算筛选发现Mn₃Ge和Mn₃Sb的L1₂立方相是潜在强磁热材料。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of binary compounds with high fidelity and high throughput
我们目前的例子应用程序的方法，以高吞吐量的第一性原理计算的电子性质的材料内实施的Exabyte.io平台。我们部署计算技术的基础上的密度泛函理论与广义梯度近似（GGA）和混合屏蔽交换（HSE），以提取电子带隙和能带结构的一组775二元化合物。我们发现，对于HSE，平均相对误差在22%以内，而对于GGA，它是49%。我们发现，在公共云提供商集中提供的最新服务器上，GGA和HSE的平均计算时间分别为1.2小时和36小时。结果和相关数据，包括材料和模拟工作流程，都是标准化的，并以可访问、可重复和可扩展的方式在线提供。
2018-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cs.CE
High-throughput search for magnetic topological materials using spin-orbit spillage, machine-learning and experiments
磁性拓扑绝缘体和半金属具有多种特性，使它们对包括自旋电子学和量子计算在内的应用具有吸引力，但已知的高质量候选材料很少。在这项工作中，我们使用系统的高通量密度泛函理论计算，以确定磁性拓扑材料从40000三维材料在JARVIS-DFT数据库（https：//jarvis.nist.gov/jarvisdft）。首先，我们筛选出净磁矩> 0.5 μB和自旋轨道溢出> 0.25的材料，得到25种绝缘和564种金属候选物。溢出作为一个签名的自旋轨道诱导带反转。然后，我们进行计算的Wannier电荷中心，陈数，异常霍尔电导率，表面能带结构，费米面，以确定有趣的拓扑结构特征的筛选化合物。我们还训练机器学习模型，用于预测新化合物的溢出、带隙和磁矩，以进一步加快筛选过程。我们实验合成和表征一些候选材料，以支持我们的理论预测。
2021-02-05 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening for boride superconductors
本研究利用密度泛函计算和快冻结声子方法高通量筛选硼化物超导体，发现23个稳定候选物，其中三元硼化物Ta(MoB)2的最高超导温度约12K，并证实了硼化物体系结构基元的多样性。
2024-04-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Charting new regions of Cobalt's chemical space with maximally large magnetic anisotropy: A computational high-throughput study
本研究通过高通量计算与多参考从头算方法筛选约15000个新型Co(II)配合物，发现逾100种高磁各向异性候选物，并证明高配位结构也可突破单分子磁体性能。
2024-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Unusual Valence of Ru and Prediction of Magnetism, Anomalous Hall Conductivity in a Newly Synthesized Double Perovskite Compound Ca_2CoRuO_6
本研究合成了两种新型双钙钛矿化合物，发现Ca$_2$CoRuO$_6$具单斜结构、Ru的+6不寻常价态与半金属基态，且自旋轨道耦合带来非平庸拓扑与中等偏大的反常霍尔电导率，为后续实验提供理论支撑。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Pinalites: Optical properties and Quantum Magnetism of Heteroanionic A$_3$MO$_5$X$_2$ Compounds
本文综述异阴离子A3MO5X2化合物（如Ca3ReO5Cl2）的光学与磁性，揭示异阴离子配位调控d轨道态的作用，并强调其探索潜力。
2025-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Materials Discovery in Combinatorial and High-throughput Synthesis and Processing: A New Frontier for SPM
本文综述了扫描探针显微镜在组合与高通量材料合成中的新应用，重点介绍压电响应力显微镜、电化学应变显微镜等定量方法，论证其将在材料预测-合成-表征闭环中发挥关键作用。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rapid screening of high-throughput ground state predictions
高通计算热力学方法正在成为一个越来越流行的工具，发现新的化合物。然而，传统的方法往往局限于在绝对零度的化学计量相的稳定性预测。因此，这种方法具有识别过量的可能相的风险，这些相不能在实际相关的温度下存活。我们演示了如何Calphad形式主义，通知简单的第一性原理输入可以简单地用来克服这个问题，在一个低的计算成本，并提供定量有用的相图预测在所有温度下。我们通过重新评估先前的化合物形成预测来说明该方法，并将这些发现与长期存在的实验证据相一致。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Computationally-driven, high throughput identification of CaTe and Li$_\textrm{3}$Sb as promising candidates for high mobility $p$-type transparent conducting materials
高性能的$p$型透明导电材料（TCM）必须表现出包括高迁移率、透明性和$p$型可掺杂性的特性的罕见组合。高迁移率/导电性$p$型TCM的开发对于许多应用如太阳能电池或透明电子器件是必要的。氧化物一直被认为是挖掘新型$p$型中药最有希望的化学空间。然而，就迁移率而言，非氧化物可能比传统的$p$型TCM（氧化物）表现得更好。我们报告了从超过30，000种化合物的大数据集中高通量（HT）计算搜索非氧化物$p$型TCM，所述化合物将CaTe和Li $_\textrm{3}$ Sb鉴定为高迁移率$p$型TCM的非常好的候选物。根据我们的计算，预期两种化合物都是$p$型可掺杂的：Li $_\textrm{3}$ Sb本质上是可掺杂的，而CaTe需要非本征掺杂.使用电子-声子计算，我们估计空穴迁移率在室温下约为20和70厘米$^2$ /Vs的碲化钙和锂$_\textrm{3}$锑，分别。计算的Li $_\textrm{3}$ Sb的空穴迁移率是非常例外的，并且与最好的$n$型TCM中的电子迁移率相当。
2018-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Optical Properties of Zinc based Hybrid Organic-Inorganic Compounds for Ultraviolet Applications
杂化有机-无机（HOI）化合物在光学、电子、能源和生物技术等领域有着广泛的应用。其广泛的多功能性是通过结合有机和无机材料的功能来实现的，以产生独特的性能。目前的研究主要集中在钙钛矿HOI上，因为它们在太阳能电池，光电探测器和存储设备中有广泛的用途。然而，不稳定性和铅毒性等缺点限制了在其他新领域的进一步实施。因此，需要开发稳定且无毒的HOI钙钛矿材料。锌是HOI中铅的有吸引力的替代品。在这里，我们应用基于功能的材料选择方法来筛选锌基HOI化合物从两个晶体库;无机晶体结构数据库和美国矿物学家晶体结构数据库。我们成功地确定了13个锌基HOI化合物。用密度泛函理论研究了这些化合物的电子结构和光学性质。计算的吸光度落在200-112 nm波长的远紫外（FUV）区域内。我们选择了其中的四种化合物，并计算了它们的带隙;发现它们的范围在4.9-5.7 eV之间。考虑到UV吸光度比平均组织吸光度大三倍并且折射率（> 1.49）大于典型的组织材料，可以考虑将这些Zn基HOI化合物用于选择性光热处理和用于电子器件的UV保护剂涂层。
2019-07-12 cond-mat.mtrl-sci
A high-throughput and data-mining approach to predict new rare-earth free permanent magnets
我们提出了一个应用程序的高通量搜索新的稀土自由永磁体集中在3d-5d过渡金属化合物。检索涉及ICSD数据库（国际晶体结构数据库）的一部分，以及定制的检索标准和磁性的电子结构计算。我们的研究结果表明，它可以找到候选人的稀土自由永磁体使用数据挖掘/数据过滤的方法。这里确定的最有希望的候选物是Pt $_2$ FeNi、Pt $_2$ FeCu和W $_2$ FeB $_2$。我们建议这些材料是一个很好的平台，为进一步研究在寻找新的稀土自由永磁体。
2019-10-01 cond-mat.mtrl-sci
The melilite-type compound (Sr$_{1-x}$,$A_x$)$_2$MnGe$_2$S$_6$O ($A$=K, La) being a room temperature ferromagnetic semiconductor
寻找室温铁磁半导体，利用电子的电荷和自旋自由度来实现集成电子，光学和磁存储特性的设备中的各种功能，一直是科学家和工程师的长期目标。在这里，我们利用自旋极化密度泛函理论计算，通过空穴（K）和电子（La）掺杂，预测了一系列新的基于黄长石型氧硫化物Sr $_2$ MnGe $_2$ S $_6$ O的高温铁磁半导体.由于Mn离子之间缺乏强的反铁磁超交换，母体化合物Sr $_2$ MnGe $_2$ S $_6$ O中的弱反铁磁有序可以通过用$p$型或$n$型载流子进行电荷掺杂而容易地被抑制，从而产生预期的铁磁有序。在掺杂浓度为25%时，空穴掺杂和电子掺杂的化合物都可以实现高于300 K的居里温度（$T_\text{c}$）。分析了其内在机理。我们的研究为探索新型高温铁磁半导体提供了一种有效的途径。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Photovoltaic Screening and Spacer-Dependent Shift Current in Two-Dimensional Hybrid Perovskites
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Institute of Materials Science, Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学材料科学研究所）；North University of China（中北大学）；State Key Laboratory of Extreme Environment Optoelectronic Dynamic Measurement Technology and Instrument（极端环境光电动态测量技术与仪器国家重点实验室）；Materials Genome Institute, Shanghai University（上海大学材料基因组研究院）；Fujian Science & Technology Innovation Laboratory for Optoelectronic Information of China（福建省光电信息科技创新实验室）
通过高通量第一性原理筛选二维杂化钙钛矿，识别出多种高SLME和位移电流材料，并揭示间隔基化学对位移电流响应的显著影响。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
The stability and topological behaviors in lanthanide antiperovskite nitrides: a high-throughput study
本研究引入4$f$电子金属提出一类新的反钙钛矿氮化物，通过高通量DFT计算和双屏蔽框架识别出37种稳定化合物，并发现Er$_3$TlN在费米能级附近的非平庸拓扑行为。
2025-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topologically close-packed phases in binary transition-metal compounds: matching high-throughput ab initio calculations to an empirical structure map
在钢和单晶高温合金中，控制拓扑密堆积（TCP）相的形成对材料的性能至关重要。多组分过渡金属合金中TCP相的结构稳定性可以用平均价电子数$\bar{N}$和与组成相关的相对体积差$\overline{ΔV/V}$来解释。我们阐明了这些因素的相互作用，通过比较密度泛函理论计算的经验结构图的基础上，实验数据。特别是，我们计算TCP相A15，C14，C15，C36，$χ$，$μ$，和$σ$的所有可能的二元职业的Wyckoff位置的生成热。我们讨论的等价系统V/Nb-Ta突出的原子大小差异的作用，并观察预期的稳定C14/C15/C36/ $μ$的$\overline{ΔV/V}$在$ΔN=0$在V-Ta。在V/Nb-Re体系中，我们关注A15 $- σ- χ$稳定性随$\bar{N}$增加的众所周知的趋势，并表明$\overline{ΔV/V}$的影响太弱而不能稳定Nb-Re中的C14/C15/C36/ $μ$。作为$\bar{N}$和$\overline{ΔV/V}$两者的显著影响的例子，我们还考虑了Cr/Mo-Co体系。这里在两个体系中都观察到序列A15 $- σ- χ$，但在Mo-Co中，大尺寸错配稳定了C14/C15/C36/ $μ$。我们还包括V/Nb-Co，其覆盖TCP稳定性的整个化合价范围，并且还显示C14/C15/C36/ $μ$的稳定性。此外，一个大的体积差与大的不匹配的价…
2016-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of criteria for an efficient screening of new thermoelectric compounds: the TiNiSi structure type as a case-study
高通量计算是筛选大量化合物以发现新的有用材料的非常有前途的工具。因此，三元金属间化合物的研究，在目前的工作中，找到新的化合物热电应用可能感兴趣。这些应用所需的稳定的非金属化合物的筛选是通过DFT方法计算它们的电子结构来获得的。在第一部分中，对熟知的化学元素和二元化合物的费米能级处的态密度的研究允许根据经验优化金属和非金属之间的选择标准。在第二部分中，TiNiSi结构类型被用作案例研究，通过调查570种可能的组合物。这种筛选方法导致选择12种可能的半导体。对于这些选定的化合物，它们的塞贝克系数和晶格热导率的计算，以确定最有趣的一个。因此，TiNiSi、TaNiP或HfCoP可能是值得进行实验研究的化合物。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Determining the Optimal Phase-Change Material via High-Throughput Calculations
相变和记忆合金的发现和优化仍然是一个繁琐和昂贵的过程。本文提出了一种简单的计算方法来确定由三种元素组成的给定合金的理想相变材料。使用第一性原理计算，在高通量框架内，可以确定任何两个假定相之间的相变材料的理想组成。这种理想的组合物使结构转变期间的界面应变最小化。然后，人们可以通过实验将这种理想的组合物作为目标，以生产具有低机械故障率的化合物，用于各种潜在的应用。在这里，我们将提供证据证明我们对众所周知的相变材料的计算的有效性，其中我们预测了理想的组成，并将其与实验结果进行比较。
2019-03-04 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of Heusler alloys for thermoelectrics combining machine-learned densities of states and first-principles transport
Sardar Vallabhbhai National Institute of Technology, Surat（印度苏拉特萨达尔·瓦拉巴伊国立理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本研究结合机器学习态密度与第一性原理输运，对DXMag数据库中10万余种Heusler合金进行高通量筛选，确认80种候选热电材料，验证了DOS衍生指标的筛选有效性。
2026-10-15 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
Design and discovery of a novel Half-Heusler transparent hole conductor made of all-metallic heavy elements
光学透明的金属导体代表了一种罕见的通常禁忌的物理性质，然而对于两种功能都至关重要的应用来说，它们是非常需要的。传统上，这种稀有材料是在含有金属氧化物的化合物的一般化学邻域中寻找的，这些金属氧化物被认为是宽禁带绝缘体，可能被掺杂以诱导导电性。聚焦于18价电子ABX化合物家族，我们从理论上寻找了化合物的电子结构同时导致光学透明的能力，这导致了一种稳定的、以前从未合成过的、由全金属重原子化合物制成的TaIrGe化合物的预测，该化合物是V-IX-IV组中的“最佳类别”。然后实验室合成发现它在预测的晶体结构和p型透明导体中是稳定的，在室温下测量到3.36 eV的强直接吸收和2730 cm 2/Vs的显著高（尽管不是预测的）空穴迁移率。这种方法为未来在意想不到的化学基团中搜索透明导体开辟了道路。
2014-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Conductivity and Anomalous Hall Conductivity in Full Heusler compounds
用密度泛函理论高通量地计算了120多个全Heusler化合物的自旋霍尔电导（SHC）和反常霍尔电导（AHC）。电子结构被映射到Wannier基上，并利用线性响应理论得到电导率。结果表明，SHC或AHC下的机理不能简单地与价电子数或原子量有关，而是与电子结构的细节有关，而这些细节只能通过计算得到。高通量计算对于筛选出所需材料是有效的。根据我们目前的研究结果，Cu2CoSn，以及Co2MnAl和Co2MnGa是自旋电子材料的候选者，因为它们的高SHC和AHC值，这可以有利于自旋扭矩驱动的纳米器件。
2021-12-16 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput discovery of chemical structure-polarity relationships combining automation and machine learning techniques
Peking University（北京大学）；Eastern Institute of Technology（东方理工大学）；University of California Santa Barbara（加州大学圣巴巴拉分校）；The University of Toledo（托莱多大学）；WuXi AppTec（药明康德）；Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
极性作为有机化合物的一个基本属性，对许多分子性质如溶解性和相变温度有着深远的影响。薄层色谱法（TLC）是一种常用的极性测量技术。然而，目前的TLC分析存在几个问题，包括需要大量的尝试来获得合适的条件，以及由于非标准化而导致的不可再现性。本文介绍了一种用于薄层色谱分析的自动化实验系统。该系统旨在自动进行TLC分析，通过在标准化条件下收集大量实验数据来促进高通量实验。使用这些数据集，机器学习（ML）方法被用来构建替代模型，使用延迟因子（Rf）将有机化合物的结构与它们的极性相关联。训练的ML模型能够以高精度预测有机化合物的Rf值曲线。此外，通过这些建模方法还可以发现化合物与其极性之间的本构关系，并通过吸附理论合理化的潜在机制。经过训练的ML模型不仅减少了目前TLC分析所需的经验优化需求，而且还为条件的选择提供了一般指导，使TLC成为广泛科学界易于使用的工具。
2022-02-12 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.chem-ph
Transforming common III-V and II-VI semiconductor compounds into topological heterostructures: The case of CdTe/InSb superlattices
目前已知的拓扑绝缘体（TI）限于掺入重元素的窄隙化合物，因此严重限制了可用于这种应用的材料池。我们通过第一性原理计算表明，如何由常见的半导体构建块制成的异价超晶格可以将其非TI组件转化为拓扑纳米结构，如III-V/II-VI超晶格InSb/CdTe。在没有界面原子交换的情况下，这种界面的异价性质建立了一个自然的内部电场，该电场与量子限制一起导致带反转，将这些半导体转化为拓扑相，同时也形成了巨大的Rashba自旋分裂。我们揭示了界面稳定性和拓扑转变之间的关系，找到了一个机会窗口，这两个条件都可以优化。当InSb层的临界厚度达到~ 1.5 nm时，[111]和[100]超晶格的相对能量都比原子交换界面高5-14 meV/A2，激发能隙高达~150 meV，从而在半导体超晶格中产生室温量子自旋霍尔效应。从这项研究中获得的理解可以通过创建下一代超结构功能材料来显着拓宽当前单个化合物的功能，而这些功能非常有限。
2016-02-18 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Computation of Li-based Battery Material Databases: Chemistry-Processing-Property Relationships
在本文中，我们将处理到数据驱动的性能建模的锂基尖晶石电池材料。当考虑具有Me作为一种或多种金属的LiMe 2 O 4形式的尖晶石化合物时，假设最多三种金属元素，存在125，000种可能的组合。在这项工作中，我们专注于预测属性的容量，并通过将处理纳入建模中，将可能的组合数量增加到200万。由于工艺和性能之间的非线性关系，以及确保适当的灵敏度，一种新的方法，跟踪变化的工艺。这项工作为指导下一代电池实验提供了宝贵的工具，大大缩小了无限的设计空间。
2022-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Cobalt Binary Compounds for Advanced Interconnect Materials
Incheon National University（仁川国立大学）
研究通过高通量筛选方法评估钴基二元化合物作为铜互连材料的替代潜力，发现其在低厚度下具有优异的电子传输性能和可靠性，为下一代互连材料提供新方向。
2026-03-14 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Search and Prediction of Layered 4f-Materials
针对多功能器件对新型层状材料的需求，本研究从镧系元素中识别出295种稀土化合物，其具多样晶格对称性和电子特性，为红外量子传感器等应用及二维受限重费米子超导性研究提供基础。
2024-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-throughput computation and machine learning modeling of magnetic moments and Mössbauer parameters for Fe-based intermetallics
针对铁基金属间化合物局域磁矩与穆斯堡尔特性，结合高通量密度泛函理论计算与SOAP描述符的机器学习方法，构建晶体环境到相关性能的映射，弥补经验观测与理论模型的缺口。
2025-03-20 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput Prediction of Finite-Temperature Properties using the Quasi-Harmonic Approximation
为了以自动方式计算热性能，准谐波近似（QHA）已与自动声子库（APL）相结合，并在AFLOW框架内实现高通量计算材料科学。作为一个基准测试，以解决的方法和实施的准确性，比热，热膨胀系数，Grüneisen参数和体积模量计算了130化合物。结果发现，QHA-APL可以可靠地预测这些值为几个不同类别的固体与均方根相对偏差小于28%的实验值。QHA-APL的自动化、鲁棒性、准确性和精确性使得能够计算大型材料数据集，实现包含热特性的存储库，最终可以为数据挖掘和机器学习研究社区服务。
2016-08-01 cond-mat.mtrl-sci
High throughput thermal conductivity of high temperature solid phases: The case of oxide and fluoride perovskites
使用有限温度声子计算和机器学习方法，我们计算了大约400种具有立方钙钛矿结构的半导体氧化物和氟化物在0 K，300 K和1000 K下的机械稳定性。我们发现了92种在高温下机械稳定的化合物-包括迄今为止文献中未提及的36种-我们计算了热导率。我们证明，热导率一般是较小的氟化物比氧化物，主要是由于较低的离子电荷，并描述了简单的结构描述符，其幅度相关。此外，我们发现，大多数立方钙钛矿的热导率下降更慢，比通常的$T^{-1}$行为。在这一组中，我们还筛选显示负热膨胀的材料。最后，我们描述了一种策略，以加快发现机械稳定的化合物在高温下。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
