Structural, elastic, electronic, and bonding properties of intermetallic Nb3Pt and Nb3Os compounds: a DFT study
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，对A-15 Nb基金属间化合物Nb 3B（B = Pt，Os）的结构、弹性、电子和成键性质进行了理论研究.优化的电池参数被发现是在良好的协议与现有的实验和理论结果。计算了化合物的零温零压弹性常数，研究了化合物的各向异性行为。这两种化合物都具有机械稳定性和延展性。首次导出了Pugh比、Cauchy压力、切削性能指数等弹性参数。与Nb 3 Pt相比，预期Nb 3 O 5具有良好的润滑性能。研究了自旋-轨道耦合（SOC）前后的电子能带结构和能量密度。两种化合物的能带结构都是自旋对称的。电子能带结构和态密度表明，这两种化合物都是金属性的，其导电性主要来源于Nb的4d态。首次研究了费米面特征。Nb_3B的费米面包含空穴和电子的变化，因为一个取代Pt与Os。电子电荷密度分布表明，Nb_3Pt和Nb_3Os都有离子和共价键的混合物。用Mulliken键布居分析解释了这些化合物中原子间的电荷转移。
2017-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid-DFT+V$_w$ method for accurate band structure of correlated transition metal compounds: the case of cerium dioxide
混合泛函的非局域交换相关势包含一个导数不连续性，它改进了标准半局域密度泛函理论（DFT）的带隙。此外，通过仔细的参数化，混合泛函可以提供自相互作用减少描述的选择状态。另一方面，一个给定的系统的所有电子状态的统一描述是这些泛函的一个已知的缺点，导致不同程度的本地化状态的描述中的不同的准确性。这种限制可以通过杂化泛函的轨道相关的精确交换扩展来弥补;杂化DFT +V $_w$方法[V. Iv{á}dy等人，B90，035146（2014）]。基于准粒子方程和混合DFT单粒子方程的类比，本文证明了混合DFT +V $_w$泛函的参数可以由近似的准粒子谱确定.所提出的技术导致减少自相互作用，并提供了改进的描述为$s$ / $p$和$d$ / $f$ -电子的模拟系统。我们的电荷自洽方法的性能示出的二氧化铈的电子结构计算，取得了良好的协议与准粒子和实验光谱。
2017-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Investigation on different physical aspects such as structural, elastic, mechanical, optical properties and Debye temperature of Fe2ScM (M = P and As) semiconductors: a DFT based first principles study
利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了Fe_2ScM（M = P和As）化合物在60 GPa压力下的结构、弹性、力学性质和德拜温度。在零压下研究了其光学性质。我们计算的两种化合物的优化结构参数与其他理论结果吻合得很好。计算的弹性常数表明，Fe2ScM（M = P和As）化合物是机械稳定的高达60 GPa。
2017-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized DFT calculations for physical properties of novel KVSb half-Heusler compound for spintronic and thermodynamic applicability
本文利用Wien2k中的DFT计算研究了KVSb half-Heusler化合物的相稳定性、弹性、热物理和磁学性质，发现其在I型相自旋极化态下最稳定并呈半金属特性，计算磁矩符合Slater-Pauling规则，表明该材料适用于自旋电子学和热电应用。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
DFT based investigation of bulk mechanical, thermophysical and optoelectronic properties of PbTaSe2 topological semimetal
PbTaSe 2是一种非中心对称的拓扑半金属。在这项工作中，我们探讨了结构，弹性，机械，键合，电子，声学，热，光学性能的PbTaSe2。电子键结构的计算确认半金属字符。费米表面拓扑结构显示电子和空穴片。单晶弹性常数表明PbTaSe 2是弹性稳定的。该化合物是软的，脆的，同时具有高度的可加工性。它还具有非常高的干润滑性。各种各向异性指标表明，PbTaSe2是弹性各向异性的层状字符。研究了声子动力学。声子色散曲线表明，该化合物是动态稳定的，在声学和光学分支之间有明显的频率间隙。PbTaSe 2的德拜温度、声子热导率和熔化温度较低。该化合物具有中等的Grüneisen参数。成键特征以离子键为主，同时也有金属键的贡献。详细研究了其光学参数。光谱显示金属特征。该化合物非常有效地反射可见光（反射率高于60%）。它也是紫外线的有效吸收剂。该化合物相对于入射电场的偏振方向表现出明显的光学各向异性。
2023-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic and thermoelectric properties of Ba3DN (D = Sb, Bi): A DFT investigation
采用密度泛函理论（DFT）研究了六方反钙钛矿Ba $_3$ DN（D = Sb，Bi）的光电和热电性质.计算得到的两种化合物的平衡晶格参数与已有的数据符合得很好。电子结构的计算表明，它们是直接带隙半导体，Ba 3SbN和Ba 3BiN的带隙分别为1.35和1.33 eV。自旋-轨道效应的引入使Ba $_3$ BiN的导带分裂，带隙大大减小。这两种化合物具有高的吸收系数，显著高于GaAs的吸收系数并且接近于硅的吸收系数。Ba $_3$ SbN和Ba $_3$ BiN的静态折射率分别为~2.8和3.26。我们预测这两种材料都适合于高效太阳能电池。这两种化合物都表现出高塞贝克系数和高功率因数。我们的分析预测，所研究的材料是热电器件应用的潜在候选者。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
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
Scale-invariant Machine-learning Model Accelerates the Discovery of Quaternary Chalcogenides with Ultralow Lattice Thermal Conductivity
固有低晶格热导率（$κ_l$）是许多结晶固体如热障涂层和热电器件中的期望要求。在这里，我们设计了一种基于晶体图卷积神经网络的高级机器学习（ML）模型，该模型对体积不敏感（即，标度）来发现新的四元硫属元素化物，AMM ′ Q $_3$（A/M/M ′ =碱金属、碱土金属、后过渡金属、镧系元素，Q=硫属元素）。在使用ML模型迭代地筛选$\sim$ 100万个化合物的热力学稳定性并对一小部分化合物进行密度泛函理论（DFT）计算后，我们发现了99个在DFT中被验证为稳定的化合物。以几种DFT稳定的化合物为例，利用声子玻尔兹曼输运方程计算了它们的$κ_l$，由于它们的软弹性和强声子非谐性，揭示了超低$κ_l$（室温下$<$ 2 Wm $^{-1}$ K $^{-1}$）。我们的工作证明了尺度不变ML模型在预测新化合物方面的高效性，并为这些新化合物提供了实验研究机会。
2021-09-08 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
Electronic, Elastic and X-ray spectroscopic properties of direct and inverse full Heusler compounds: DFT+U study
半金属性、低磁阻尼和高居里温度（TC）对于自旋电子学的应用是至关重要的，并且全Heusler合金在这方面表现出显著的特性。在此，我们认为Co2 FeAl（CFA）和Fe 2CoAl（FCA）作为直接和间接的完全赫斯勒化合物的代表，分别在L21和C1 b相结晶。L21型Heusler合金的理论已经很好地建立，但对Fe 2CoAl的基本认识仍处于发展阶段。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了Co_2FeAl和Fe_2CoAl的电子、弹性和X射线光谱性质。电子交换相关在广义梯度近似（GGA）下处理为PBE-方案。为了包括价电子的影响，现场库仑势被添加到GGA作为GGA+U。在GGA和GGA+U中，CFA表现出半金属行为，但FCA是金属行为。磁矩和TC的计算值与实验值吻合较好。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic structure and magnetic properties of FeTe, BiFeO$_3$, SrFe$_{12}$O$_{19}$ and SrCoTiFe$_{10}$O$_{19}$ compounds
采用密度泛函理论（DFT）方法研究了第VI族铁基化合物（FeTe，BiFeO $_3$，SrFe $_{12}$ O $_{19}$和SrCoTiFe $_{10}$ O $_{19}$）的电子能量结构和磁性.从理论上研究了不同类型化学键在这些化合物磁性中的表现。这些系统的电子结构的计算进行了使用广义梯度近似（GGA）的交换和相关的DFT内的效果的描述。对于SrFe $_{12}$ O $_{19}$和SrCoTiFe $_{10}$ O $_{19}$六角铁氧体，还采用GGA+ $U$方法来处理强相关的3个$d$ -电子。计算结果显示了铁基化合物的电子结构的显著特征，这些化合物具有强相关的3个$d$ -电子，这可能是它们独特的结构和磁性的原因。
2015-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Benchmark Results and Theoretical Treatments for Valence-to-Core X-ray Emission Spectroscopy in Transition Metal Compounds
本文报道了几种Zn和Fe无机化合物的K壳层X射线发射光谱的价核（VTC）区的测量结果，并与现有的几种理论方法进行了比较。我们发现一般良好的协议之间的各自的理论和实验，特别是发现一个重要的混合物的偶极和四极特性的锌材料，是弱得多的铁基系统。这些结果的材料，其简单的晶体结构不应该，一个先验的，对理论构成深刻的挑战，将证明是有用的指导DFT和时间相关的DFT方法的进一步发展的VTC-XES预测和他们的比较实验。
2017-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and structural properties of Co$_2$MnSi based Heusler compound
利用实验技术和第一性原理计算研究了反位无序占据对半金属Co $_2$ MnSi化合物磁性的影响。中子衍射研究表明，Mn和Co的无序度几乎相同，分别为6.5%和7.6%，这与用密度泛函理论（DFT）计算的稳定Co $_2$ MnSi体系的相应无序度符合得很好.密度泛函理论研究表明，Mn无序引入的反铁磁相互作用导致了净磁矩的减小.结合中子衍射和磁化测量的结果进行了讨论。在高达9特斯拉的磁场下的输运性质测量显示，体Co $_2$ MnSi的正磁阻持续到室温。通过高温电阻率和电阻率测量确定化合物的居里温度为$\sim$ 1014 K。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Design of Low Band Gap Double Perovskites from First Principles
使用密度泛函理论（DFT）为基础的计算，我们提出了一个家庭的亚稳态，尚未制成的V5+和Cr 6+双钙钛矿化合物与低带隙跨越大部分的太阳光谱的可见光区。通过分析d 0 ABO 3和A2 B1 BO 6双钙钛矿的一组相关的测量光学带隙，开发了一种特别的方法来校正DFT和多体微扰理论带隙，使它们与测量化合物的实验定量一致，并预测V 5+和Cr 6+双钙钛矿将具有约1.1-2.4 eV的带隙，比以前在这门课上学习的材料要低得多。DFT计算还确定，这些V5+和Cr 6+化合物可能能够以块状形式或作为外延薄膜合成。这些化合物将包括一类新的半导体双钙钛矿，用于太阳能转换和其他光电应用中的潜在用途。
2012-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Origin of magnetic interactions and their influence on the structural properties of Ni2MnGa and related compounds
在这项工作中，我们进行第一性原理DFT计算，研究磁性和结构性能之间的相互作用在Ni2MnGa。我们表明，奥氏体（立方）和非调制马氏体（四相）相的相对稳定性取决于锰原子之间的磁相互作用。虽然标准的近似DFT泛函稳定后一阶段，更准确的处理电子本地化和磁性，得到DFT+U，抑制非调制tetraphite结构的化学计量的化合物，更好地符合实验。我们表明，安德森杂质模型，与锰原子作为磁性杂质处理，可以解释这一观察和超交换RKKY型相互作用之间的平衡，由Ni d和Ga p轨道介导的确定晶体的平衡结构。安德森模型也被证明捕获的结构性能上的每单位电池的价电子的数量的效果，通常被用作经验参数来调整的Ni2MnGa基合金的行为。最后，我们表明，过量的Mn的非化学计量组成促进过渡到非调制的四元结构，与实验一致。
2012-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Effects of transition metals on physical properties of M2BC (M = V, Nb, Mo and Ta): a DFT calculation
首次研究了其电子能带结构、费米面、各向异性、维氏硬度、Mulliken布居分析、光学和热力学性质。优化的晶胞参数进行了比较与现有的理论和实验结果，并记录了合理的协议。证实了这些化合物的机械稳定性。本文中的所有化合物都表现出金属导电性，其中主要贡献来自d轨道电子。M_2BC（M = V，Nb，Mo和Ta）化合物的硬度值分别为10.71，12.44，8.52和16.80 GPa。发现体积模量B的值以B（V_2BC）< B（Nb_2BC）< B（Ta_2BC）<B（Mo_2BC）的顺序增加，表明Mo_2BC在所有化合物中是高度刚性的。Mo 2BC和Ta 2BC化合物与其他基准硬质涂层材料如TiN、TiAlN、Ti0.5Al0.5N和c-BN相比，具有适度的延展性和高度的刚性，因此可被视为保护切削和成形工具的潜在候选物。Ta_2BC化合物也可能是一种有前途的热障涂层（TBC）材料，由于最小的热导率，德拜温度和损伤容限行为的合理结果。计算了各种光学函数，如介电常数、折射率、光电导、吸收、损耗函数和反射率。在近红外、可见光和近紫外区域（高达~6 eV），反射率的量总是大于约50%，而没有显著变化，这也导致了有希望的减少太阳能加热的涂层材料。
2018-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Representation of compounds for machine-learning prediction of physical properties
化合物的表征，称为“描述符”或“特征”，在构建其物理性质的机器学习模型中起着至关重要的作用。在这项研究中，我们采用了一个程序，从简单的元素和结构表示生成一套系统的描述符。首先，它被应用到一个大的数据集组成的约18000化合物的结合能计算的密度泛函理论（DFT）计算。因此，我们得到了一个核脊预测模型的预测误差为0.041 eV/原子，这是接近的“化学精度”的1千卡/摩尔（0.043 eV/原子）。该过程也适用于两个较小的数据集，即，通过DFT计算的110种化合物的晶格热导率（LTC）的数据集和248种化合物的实验熔化温度的数据集。我们研究的描述符集的性能的贝叶斯优化的效率，除了核岭回归模型的精度。它们表现出良好的预测性能。
2016-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid functional calculations of electronic structure and carrier densities in rare-earth monopnictides
采用密度泛函理论（DFT）方法，采用Heyd，Scuseria，和Ernzerhof（HSE 06）筛选的杂化泛函，计算了稀土磷属元素的结构参数和电子结构.我们着重于RE-V化合物，其中RE=La，Gd，Er，Lu，V=As，Sb，Bi，并分析了自旋轨道耦合和在投影缀加波方法中将RE 4 $f$电子作为价电子处理的影响。HSE 06计算的结果与DFT内的广义梯度近似（DFT-GGA）和其他以前的计算进行了比较。我们发现所有这些RE-V化合物都是半金属，在$X$点有电子袋，在$Γ$点有空穴袋。而在DFT-GGA的载流子密度显着高估，使用HSE 06计算的载流子密度是在良好的协议与现有的实验数据。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical, optoelectronic and thermoelectric properties of half-Heusler p-type semiconductor BaAgP: A DFT investigation
我们首次利用基于密度泛函理论的计算方法研究了p型半Heusler化合物BaAgP的力学、电学、光学和热电性质。通过研究玻恩稳定性判据和声子色散曲线，证实了该化合物的力学稳定性和动力学稳定性。它是柔软的、可延展的和弹性各向异性的。沿a轴的原子成键比沿c轴的强。电子结构的计算表明，所研究的化合物是一个间接带隙半导体。电荷密度分布图和Mulliken布居分析表明BaAgP中的成键是共价键和离子键的混合。光学特性证实BaAgP是光学各向异性的。该化合物在可见光至紫外光范围内的高吸收系数和低反射率使其成为太阳能电池和光电子器件应用的可能候选者。通过求解玻尔兹曼半经典输运方程计算了其热电性能。在1000 K下沿a轴的计算功率因数为35.2 micro-W/cmK ~ 2（τ =10 ~（-14）s），这是SnSe的约3.5倍，SnSe是一种有前途的层状热电材料。BaAgP的热电优值ZT为0.44，这是由于高导热性而小的。因此，降低BaAgP的热导率是提高其热电性能的关键。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Discovery of Novel Crystal Structure Stability in Barium and Sodium-Calcium Compounds under Pressure using DFT
第I/II族材料在高压下表现出意想不到的结构相变，为元素超导性的起源提供了潜在的见解。我们在这里提出了一个计算研究元素钡和二元钠钙合金，以确定已知和未知相的钡在压力下，以及稳定的高压化合物在不混溶的钠钙系统。为了预测稳定性，我们对随机生成的结构进行了密度泛函理论计算，并使用遗传算法对其进行了进化。对于钡，我们观察到所有预期的阶段和一些新的亚稳结构，不包括不相称的Ba-IV结构。在30-42 GPa压力范围内，我们还观察到了一个未曾报道过的结构（α-Sm），推测它是基态。在钠钙体系中，我们证明了我们的搜索方法的可行性，但一直无法预测任何稳定的化合物。这些结果提高了遗传算法的效率，并为今后的工作提供了许多有前途的方向。
2012-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Accurate electronic properties and intercalation voltages of olivine-type Li-ion cathode materials from extended Hubbard functionals
锂离子电池新型阴极材料的设计将极大地受益于对含有过渡金属元素的化合物的结构、电子和磁性以及嵌入电压的准确的第一性原理预测。对于这样的系统，密度泛函理论（DFT）与标准的（半）本地交换相关泛函是有限的使用，因为它经常失败，由于强自相互作用的错误，特别是在部分填充的$d$壳。在这里，我们使用四种电子结构方法：DFT、DFT+ $U$、DFT+ $U$ + $V$和HSE 06，对磷橄榄石阴极材料Li $_x$ MnPO $_4$、Li $_x$ FePO $_4$和混合过渡金属Li $_x$ Mn $_{1/2}$ Fe $_{1/2}$ PO $_4$（$x=0, 1/4, 1/2, 3/4, 1$）进行详细的比较研究。我们发现，DFT+ $U$ + $V$，现场$U$和intersite $V$哈伯德参数确定从第一原理和自洽的结构参数，通过密度泛函微扰理论（线性响应），提供了最准确的描述这些具有挑战性的化合物的电子结构。特别是，我们表明，DFT+ $U$ + $V$显示非常清楚的“数字”的过渡金属离子在所有化合物中的氧化态的变化，包括在中间锂浓度发生的混合价相，导致电压与实验显着一致。我们发现，列入站点间哈伯德相互作用是必不可少的热力学量的准确预测，平衡驱动器的本地化诱导的现场$U$与站点间$V$轨道杂交。
2022-11-02 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
Influence of vacancies on phonons and pressure phase transitions in TiO: a DFT study
近年来，TiO作为薄膜涂层材料由于其良好的物理性能而引起了人们的兴趣。此外，由于本征空位的存在，TiO显示出忆阻特性。为了将这些化合物应用于忆阻开关的有源区，研究它们的动态稳定性具有重要意义。因此，TiO的结构，电子和动力学性质的两个不同的阶段，即立方和单斜结构以及空位，辩论的密度泛函理论的框架。结构计算表明，空位对化合物的体积弹性模量有很大的影响。电子能带结构表明这些结构是金属的。此外，在低于费米能级的这些化合物中，O-2 p和Ti-3d态之间存在能隙，该能隙可以通过空位浓度来改变。声子计算表明，单斜结构是动态稳定的，而立方相是不稳定的，在室温下。考虑到Ti和O空位浓度均为~12.5%，消除立方结构的虚模。此外，在~ 10 GPa的外加压力下，无空位立方结构仍能保持稳定，这与实验结果一致。此外，TiOx化合物的声子色散曲线表明，这些材料不利于导热。压力相变结果表明，在~8 GPa时，TiO发生了从单斜晶向空位立方晶的相变，而在~ 44 GPa时，TiO发生了从单斜晶向无空位立方晶的相变，这与最近报道的结果一致。因此，可以得出结论，工程的空位及其浓度在TiO相可以发挥重要作用，将它们应用于技术应用。
2021-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Design and Modeling of CdGa2Te4 and ZnGa2Te4 Chalcogenide Compound-Based Photovoltaic Devices: A DFT Study along with SCAPS-1D Simulation
University of Rajshahi（拉杰沙希大学）
通过DFT和SCAPS-1D模拟研究CdGa2Te4和ZnGa2Te4硫族化合物光伏器件，优化厚度与缺陷密度，实现最高18.46%和17.35%的效率。
2025-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Physical properties of niobium based intermetallics (Nb3B; B = Os, Pt, Au): a DFT based ab-initio study
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了A-15型Nb基金属间化合物Nb 3B（B = Os，Pt，Au）的结构、弹性和电子能带结构.所有这些都与以前的报告非常一致。更重要的是，电子键合，电荷密度分布和费米面的功能已经详细研究了第一次。还研究了这些化合物的维氏硬度。Nb 3B的费米面包含空穴和电子片，其特征随着从Os到Au的移动而系统地变化。电子电荷密度分布意味着Nb 3 O 5、Nb 3 Pt和Nb 3Au具有离子键和共价键的混合物，具有实质性的金属贡献。通过Mulliken键布居分析和Hirshfeld布居分析解释了这些化合物中原子种类之间的电荷转移。成键性质与费米能级附近的电子能带结构导出的电子态密度（DOS）有很好的对应关系。由弹性常数估算了Nb_3B（B = Os，Pt，Au）的德拜温度，并表明德拜温度随B原子种类的变化而有系统的变化。我们在本文中详细讨论了本研究结果的意义。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting thermodynamics in (LiF, NaF, KF, CrF2)-CrF3 by first-principles calculations and CALPHAD modeling
本文结合DFT总能量、声子和AIMD计算与CALPHAD建模，重新构建了(LiF, NaF, KF, CrF2)-CrF3体系的热力学描述，以阐明Cr对FLiNaK熔盐的影响，计算结果与实验吻合良好。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Study of the structural and electronic properties of the Heusler Co2FeGe alloy by DFT approach
本研究基于DFT方法与AKAI-KKR程序在GGA近似下分析了Heusler Co2FeGe合金，发现其具有磁性与金属性，磁性主要源于Co和Fe原子，是自旋电子学应用的有力候选材料。
2025-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen absorption in intermetallic compounds from first principles
本研究针对金属间化合物储氢问题，采用多尺度第一性原理方法计算Nd₃MgNi₁₄的氢吸收等温线，结合DFT与蒙特卡罗模拟，证实杂化泛函和零点能校正的必要性，揭示体积膨胀对高氢含量下结构的稳定作用。
2025-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Highly Tunable Band Inversion in AB2X4 (A=Ge, Sn, Pb; B=As, Sb, Bi; X=Se, Te) Compounds
到目前为止，拓扑材料主要是通过在晶体学数据库中搜索现有的化合物来发现的，但是有潜在的具有所需特征的新拓扑材料尚未合成。理想的特征之一是由具有非常小的直接带隙的带反转导致的高可调谐性，其可以通过压力或应变的变化来调谐以诱导拓扑相变。用密度泛函理论计算了AB_2X_4系列七层化合物，其中A=（Ge，Sn，Pb），B=（As，Sb，Bi），X=（Se，Te）.通过对这些系列化合物的DFT热力学稳定性的验证，我们预测了新的稳定的Se化合物，这些化合物在晶体学数据库中没有发现。其中，我们发现GeBi_2Se_4和GeSb_2Se_4在Z点处具有小的直接带隙，非常接近于强拓扑绝缘体，可以通过适当的压力来调谐，从而诱导带反转。重要的是，具有小的直接带隙的拓扑特征在动量和能量窗口中被很好地隔离，这为研究拓扑相变提供了高的可调谐性。
2022-09-16 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
Computational Investigation of Reactivity Parameters, UV-Vis and IR Spectra, NLO Properties, and Temperature-Dependent Thermodynamic Characteristics of Schiff-Based Interdigitated 5O.m (m=14,16) Liquid Crystalline Compounds: A DFT Analysis
本研究通过DFT计算分析了5O.m（m=14,16）液晶的电子、光学及热力学性质，发现其低HOMO-LUMO能隙（4.17eV）赋予优异性能，并揭示了温度依赖的热力学特性以理解相变。
2024-05-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exploring the effect of strong electronic correlations in Seebeck Coefficient of the NdCoO3 compound : Using experimental and DFT+U approach
本文结合实验与 DFT+U 计算研究 NdCoO3 的塞贝克系数，揭示强在位电子关联对其热电输运及 p/n 型行为的关键作用。
2023-12-16 cond-mat.mtrl-sci
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
DFT based insights into elastic, thermophysical, electronic and optical properties of topological insulators XTe5 (X = Zr, Hf)
本研究利用DFT计算揭示了ZrTe5和HfTe5的力学稳定性、脆性及混合键合特性，并发现其高反射率和低热导率，表明它们适用于声学、热电及太阳辐射反射涂层，且自旋-轨道相互作用增强了其绝缘性。
2025-04-22 cond-mat.mtrl-sci
The elastic properties and lattice dynamics for selected 211 MAX phases: A DFT study
研究了Ti $_2$ AlC，Ti $_2$ AlN，Ti $_2$ GaC，Ti $_2$ GAN，Ti $_2$ PbC，Ti $_2$ CdC和Ti $_2$ Sn C已经使用密度泛函理论在量子Espresso和VASP代码中表示的广义梯度近似内进行了研究。计算得到的晶格参数与已有的理论研究和实验数据相吻合。计算了所研究的MAX相的弹性性能。弹性各向异性、杨氏模量、泊松比和剪切模量的值表明化合物是稳定的和可延展的，并且Ti $_2$ PbC和Ti $_2$ CdC比其他考虑的化合物更稳定。因此，这七种化合物可用于工业应用。计算的声子谱证实，所研究的MAX相位是动态稳定的，因为没有虚声子模式。MAX相的温度依赖性晶格热导率已经使用Slack概述的德拜理论确定。Ti $_2$ AlC在1300 K时的$κ_{ph}$与实验结果在9 $\%$以内一致。利用Clarke提出的经验公式对MAX相的最小热导率（$κ_{min}$）进行了估算，结果表明Ti $_2$ PbC相的最小热导率最低。
2020-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Invariant expansion of the 30-band k.p model and its parameters for III-V compounds
在这项工作中，我们推导出一个现成的对称不变的扩展的全区域30带k.p哈密顿的Td点群。为了找到相应的参数，在最先进的密度泛函理论（DFT）方法内计算III-V族材料的能带结构，并且接下来用作调整k.p能带的目标。对于所有测试的锌Ⅲ-Ⅴ族半导体，k.p模型与DFT能带结构都达到了令人满意的一致。许多参数的值至今还不知道。我们还比较了拟合的k.p参数与直接从DFT获得的动量矩阵元素计算的值。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetotransport Properties of Square-Net Compounds of NbSiSb and NbGeSb Single Crystals
我们成功地生长了Si和Ge方网化合物NbSiSb和NbGeSb的单晶，其优异的结晶质量通过单晶X射线衍射、摇摆曲线、扫描和透射电子显微镜进行了验证。由于这两种化合物与ZrSiS族拓扑结构的半金属材料具有很大的晶体学相似性，我们采用密度泛函理论（DFT）计算和磁输运测量来研究它们的能带结构和电子散射机制.密度泛函理论计算表明，从晶体学c轴到ab平面的各向异性较强，ab平面内的各向异性较弱，这与强各向异性的磁输运行为相一致.根据Kohler的标度规则，我们证明了类似的带间和带内电子-声子散射机制在NbSiSb和NbGeSb化合物中起作用。通过对外加磁场下电子输运机制的研究，可以深入了解ZrSiS晶体的拓扑行为及其费米面，而目前的ZrSiS晶体与ZrSiS族晶体在晶体学上的高度相似性和能带结构上的巨大差异，为通过元素掺杂来调节其能带结构提供了可能
2020-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning assistant DFT study of half-metallic full-Heusler alloy N2CaNa: structural, electronic, mechanical, and thermodynamics properties
University of Cross River State（克罗斯河州立大学）；National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”（哈尔科夫国立理工大学）；Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院低温物理与工程维尔金研究所）
通过DFT研究N2CaNa全Heusler合金的结构、电子、机械和热力学性质，发现其具有延展性和热力学稳定性，适用于自旋电子学和结构工程等应用。
2026-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Advances and challenges of SCAN and r2SCAN density functionals in transition-metal compounds
本文综述SCAN与r2SCAN密度泛函在过渡金属化合物中的设计原理、性能进展、改进机制及剩余挑战。
2025-03-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Getting the manifold right: The crucial role of orbital resolution in DFT+U for mixed d-f electron compounds
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；University of Bremen（不来梅大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
本文提出通过优化轨道分辨率，改进DFT+U方法对混合d-f电子化合物的电子态和结构预测，以提高计算准确性。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
DFT exploration of novel direct band gap semiconducting halide double perovskites, A2AgIrCl6 (A = Cs, Rb, K), for solar cells application
本文通过 DFT 的 FP-LAPW 方法系统研究 A2AgIrCl6（A = Cs, Rb, K）双钙钛矿卤化物的稳定性、电子和光学性质，发现其具有 1.43–1.55 eV 直接带隙、低电子有效质量和高可见光吸收系数，适合作为太阳能电池吸收层。
2024-10-18 cond-mat.mtrl-sci
DFT mediated X2AuYZ6 (X= Cs, Rb; Z= Cl, Br, I) double Perovskites for photovoltaic and wasted heat management device applications
本文采用DFT方法研究了X2AuYZ6双钙钛矿卤化物的相稳定性、光电和热电行为，发现其具有结构稳定性和延展性，带隙覆盖可见光到紫外区域，适用于光伏和热电器件。
2024-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the Pressure Dependent Physical Properties of MAX Phase Ti2AlX (X = B, C, and N) Compounds: A First-Principles Study
本文首次应用密度泛函理论（DFT）研究了新合成的Ti2AlX（X = B、C和N）MAX相化合物的物理性质及其随压力变化的依赖关系。
2024-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Discarded gems: Thermoelectric performance of materials with band gap emerging at the hybrid-functional level
有限电子带隙是使用密度泛函理论（DFT）进行材料高通量筛选的标准滤波器。然而，由于在标准DFT近似中系统地低估了带隙，许多化合物可能被错误地预测为金属。在更准确的处理中，这样的材料可以替代地表现为低带隙材料，并且如果合适的掺杂是可行的，则可以例如具有良好的热电性质。为了探索这种可能性，我们进行了混合功能计算的1093立方材料中列出的MaterialsProjects数据库中的四个原子的原始晶胞，自旋中性基态，和形成能量在0.3 eV的凸包。在这些材料中，我们确定了八种化合物，其中出现了有限的带隙。评估这些化合物的电子和热传输性能，我们发现的组合物MgSc2汞和Li2 CaSi表现出有前途的热电性能。这些发现强调了重新评估化合物的带隙和能带结构以识别其他潜在热电材料的潜力。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Lattice thermal conductivity of half-Heuslers with density functional theory and machine learning: Enhancing predictivity by active sampling with principal component analysis
低晶格热导率对于材料的高热电性能是必不可少的。晶格热导率通常使用密度泛函理论（DFT）计算，通常计算成本高。训练机器学习模型来预测晶格热导率可以提供识别低晶格热导率化合物的有效程序。然而，在这样做的时候，我们必须面对这样一个事实，即这些化合物可能非常罕见，并且与典型训练集中的化合物不同。这种区别可能是有问题的，因为标准的机器学习方法在预测具有与训练集中的特征显著不同的特征的化合物的性质时是不准确的。通过计算122个半Heusler化合物的晶格热导率，使用温度相关的有效势方法，我们生成了一个数据集来探索这个问题。我们首先展示了随机森林回归如何无法识别随机选择训练数据的低晶格热导率化合物。接下来，我们展示了如何使用特征和主成分分析来主动选择训练数据，以提高模型性能和识别低晶格热导率化合物的能力。最后，我们发现不使用基于DFT的特征的主动学习可以作为一种更快的选择样本的方法。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Discovery of a Large Family of Quaternary Chalcogenides with very Low Lattice Thermal Conductivity
开发高效的热能管理设备，如热电、阻隔涂层和热数据存储盘，通常依赖于具有非常低的晶格热导率（$κ_l$）的化合物。在这里，我们提出了一个大家庭的628个热稳定的四元硫族化合物，AMM 'Q $_3$（A =碱金属/碱土金属/后过渡金属; M/M' =过渡金属，镧系元素; Q =硫族元素）使用高通量的密度泛函理论（DFT）计算预测。我们验证了存在低$κ_l$在这个家庭的材料通过计算$κ_l$的几个预测的稳定的化合物使用Peierls-Boltzmann输运方程的第一原理DFT框架内。我们的分析表明，低$κ_l$在AMM 'Q $_3$化合物来源于一个强的晶格非谐性，增强声子散射或rattlers阳离子，导致在其晶体结构中的多个散射通道的存在。我们的预测表明，在这些稳定的，低$κ_l$化合物的合成和表征新的实验研究的机会。
2020-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the accuracy of compound formation energies with quantum Monte Carlo
准确预测化合物的形成能，描述其热力学稳定性，是材料物理学的一个关键挑战。在这里，我们采用多体量子蒙特卡罗（QMC）与单参考试验函数计算两个电子不同的化合物，金属间化合物VPt $_2$和半导体CuI的形成能，标准密度泛函理论（DFT）预测使用Perdew-Burke Ernzerhof（PBE）和强约束和适当赋范（SCAN）密度泛函近似值明显偏离可获得的实验值。对于VPt $_2$，我们发现QMC，SCAN和PBE 0估计之间的协议，因此仍然与放热少得多的实验值不一致。对于CuI，QMC的结果既不同意SCAN也不同意PBE指向DFT交换相关偏置，可能与本地化的Cu $3d$电子。与DFT中的一些密度泛函近似的行为相比，自旋平均QMC表现出较小的，但仍然明显的偏差时，与实验相比。通过引入CuI和固体I $_2$的自旋轨道修正，QMC结果略有改善，使实验和理论在120~meV/atom范围内达到了不完全但合理的一致。
2022-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
DFT insights into new B-containing 212 MAX phases: Hf2AB2 (A = In, Sn)
212 MAX相硼化物是MAX相系列的新成员，具有增强的热机械性能。本文采用第一性原理计算研究了预测的热力学稳定MAX化合物Hf2AB2（A = In，Sn）的力学性能、维氏硬度、弹性各向异性、热性能和光学性能。结构性能与现有数据进行比较，以评估计算的有效性。利用计算得到的刚度常数（Cij），确定了Hf_2AB_2（A = In，Sn）化合物的力学稳定性。结合结合强度和电子态密度的分析，解释了Hf_2SnB_2材料力学性能和维氏硬度提高的原因。根据电荷密度分布图，Hf_2AB_2（A = In，Sn）的机械强度和维氏硬度也比Hf_2AC（A = In，Sn）高。Pugh比、Poissons比和Cauchy压力值预测了所研究化合物的脆性特征。此外，标题硼化物的各向异性的性质进行了研究的二维和三维图的弹性模量以及一些公认的各向异性指数。通过计算德拜温度、最小热导率、Grüneisen参数和熔化温度来研究热性能。Hf_2AB_2（A = In，Sn）的热性能也优于Hf_2AC（A = In，Sn）。的光学常数，如实部和虚部的介电函数，折射率，消光系数，吸收系数，光电导，反射率和损耗函数进行了研究。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of marcasite-type compounds MSb$_2$ (M = Ta, Nb): A combined experimental and computational study
本研究结合实验与DFT计算，探究白铁矿型MSb$_2$（M=Ta,Nb）的热电性能，发现n型半金属行为，预测中等功率因子，验证理论方法有效性。
2024-03-19 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
Understanding the Seebeck coefficient of LaNiO3 compound in the temperature range 300-620 K
近几十年来，过渡金属氧化物热电材料一直是热电界的研究热点。在本工作中，我们已经合成了LaNiO $_{3}$通过一个简单的溶液燃烧过程。为了分析晶体结构和结构参数，我们使用Rietveld精修方法，其中采用FullProf软件。室温X射线衍射表明具有空间群$R \, \overline{3} \, c$（No.167）的三角结构。晶格参数的精确值为a = b = 5.4615 Ω\，$\&$ c = 13.1777 Ω。利用实验和计算工具研究了该化合物的Seebeck系数（S）随温度的变化。S的测量在温度范围$300-620$ K内进行。在整个温度范围内S的测量值具有负号，其指示化合物的\textit{n}型特征。在300 K时S值为$\sim$ $-$ 8 $μ$ V/K，在620 K时S值为$\sim$ $-$ 12 $μ$ V/K。由于LaNiO $_{3}$具有很强的相关性，采用DFT+ \textit{U}方法进行了电子结构计算.计算预测了化合物的金属基态。用BoltzTraP程序计算了S随温度的变化，并与实验结果进行了比较。在自旋极化DFT + \textit{U}（= 1 eV）计算中，采用自相互作用修正作为双计数修正时，观测到S的实验值与计算值之间的最佳匹配.根据计算结果，还计算了该化合物的\textit{p}型和\textit{n}型掺杂的最大功率因子。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Prediction of Temperature-Dependent Lattice Thermal Conductivity via Ensembled Machine Learning Models
Indian Institute of Technology Bombay（印度孟买理工学院）
本研究利用集成机器学习模型在宽温度范围内以DFT精度预测晶格热导率，实现高效高通量筛选热电材料。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Electronic and Elastic Properties of zincblende III-Arsenide Binary Compounds: First-Principles Study
本文采用第一性原理计算，研究了三价砷化锌二元化合物（BAs，AlAs，GaAs和InAs）的结构、电子和弹性性质。这些性质已被计算使用从头赝势方法的基础上密度泛函理论（DFT）与局域密度近似（LDA）的交换相关势。计算得到的结果与实验数据和其他计算工作进行了比较。它也被发现，我们的结果与LDA是在良好的协议与其他计算工作，只要这些是可用的。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
