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软胶体粒子形成束晶的动力学模拟

高等学校化学学报 2019年第1期40卷 195-200页

作者：马兰容婧婧朱有亮黄以能孙昭艳伊犁师范学院物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室伊宁835000 中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022 南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093

利用广义指数模型描述软胶体粒子,结合分子动力学模拟研究软胶体粒子形成束晶的动力学过程.通过等温压缩和等密度降温2个不同的过程,研究了束晶形成过程中结构变化特征和动力学路径对结构的影响规律.研究发现,与蒙特卡洛模拟结果相比,... 详细信息

利用广义指数模型描述软胶体粒子,结合分子动力学模拟研究软胶体粒子形成束晶的动力学过程.通过等温压缩和等密度降温2个不同的过程,研究了束晶形成过程中结构变化特征和动力学路径对结构的影响规律.研究发现,与蒙特卡洛模拟结果相比,分子动力学模拟得到的结构随着密度的变化有明显的迟滞现象,这是由于考虑了真实的动力学因素引起的差异.此外,在相同温度和压力下通过不同的动力学路径得到的相结构不完全相同,这是由于动力学形成过程会对相结构产生很大的影响.

关键词：软粒子束晶分子动力学模拟广义指数模型面心立方体心立方

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表面图案诱导两嵌段共聚物自组装的模拟研究

表面图案诱导两嵌段共聚物自组装的模拟研究

作者：容婧婧伊犁师范学院

学位级别：硕士

嵌段共聚物体系具有很强的可塑性,根据这种自组装(self-assembly)能力它可以自组装形成多样化的微相结构,与之伴随的是非常丰富的性质。嵌段共聚物不同的结构、嵌段比例以及不同组成的序列,都会直接影响到它的力学以及其它性能,并且该... 详细信息

嵌段共聚物体系具有很强的可塑性,根据这种自组装(self-assembly)能力它可以自组装形成多样化的微相结构,与之伴随的是非常丰富的性质。嵌段共聚物不同的结构、嵌段比例以及不同组成的序列,都会直接影响到它的力学以及其它性能,并且该嵌段共聚物的微相结构及结构演化过程有着非常大的差别。近些年来,嵌段共聚物凭借其在自组装方面凸显出的优势,已引起学术界和相关领域的科学家、研究者们的浓厚兴趣及密切关注。而其中的双连通相结构更是在电池固体电解质及太阳能电池领域具有特别重要的应用价值。本论文中主要针对表面图案对两嵌段共聚物的自组装诱导进行了研究,分别对条带图案和圆形图案诱导的两嵌段共聚物的组装结构进行了分析,经过一系列模拟研究,绘制出该体系的相图,并利用径向分布函数和结构因子等手段分析了结构的特征。首先,模拟研究了两嵌段共聚物AB,AB,AB,AB的相行为,发现AB可以形成很好的层状相。考虑链长影响,我们模拟了与AB链段构成比例相同的AB,发现它与AB一样都可以形成结构清晰的层状相。在后续所有的模拟研究,都基于两嵌段共聚物AB开展。其次,为两嵌段共聚物体系增加基板诱导的条件,我们首先模拟了条带图案对两嵌段共聚物的诱导情况,体系中共有4种粒子,A,B粒子构成两嵌段共聚物,C,D粒子构成基板。调节参数后发现,当排斥力最小可取40时,就可使得AB的层状相取向发生变化。当条带基板中C,D粒子的比例变化时,体系的结构也会受到影响,靠近基板处受到诱导的影响比较强烈,会形成两端与中间部分宽窄程度不同的层状结构。最后,模拟研究了圆形图案对两嵌段共聚物的诱导情况,同样的A,B粒子构成两嵌段共聚物,C,D粒子构成基板,且C粒子构成基板上的圆形图案,当圆的半径R变化时,会形成孔数量不等的穿孔层状结构。首先模拟了R=4.54,发现当R=5.5时,体系出现一个孔的穿孔状结构,当R=5.5时,体系出现两个孔,R=6时,体系出现三个孔,R=9时,体系出现四个孔,针对这一发现,对临界的R改变薄膜的厚度H,又做了一系列的模拟,并对这些结构进行了分类,根据结构的特点分成了四大类,用PLS-Ⅰ、PLS-Ⅱ、PLS-Ⅲ、PLS-Ⅳ来表示,并绘制了体系的相图。该嵌段共聚物在本体层状相结构中的周期性厚度为10左右,所以在R=10时,圆形图案的诱导作用最显著。由此,我们认为相区尺寸的匹配程度对结构有很大的影响,当周期性匹配时,可形成最优的双连通穿孔共聚物结构。

关键词：耗散粒子动力学方法两嵌段共聚物表面图案诱导

Zn_(1-x)Hf_xO的电子结构和光学性质的第一性原理计算

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人工晶体学报 2016年第7期45卷 1929-1936页

作者：张文蕾马梅张航容婧婧马兰张丽丽伊犁师范学院物理科学与技术学院伊宁835000 南京大学物理学院南京210093

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了Zn_(1-x)Hf_xO(x=0,0.0312,0.0417,0.0625和0.1250)体系的晶格结构、电子结构,Mulliken电荷布居和光学性质。计算结果表明,随着Hf掺杂摩尔百分比的增大,晶体体积膨胀,费米能级进入导带,其附近的... 详细信息

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了Zn_(1-x)Hf_xO(x=0,0.0312,0.0417,0.0625和0.1250)体系的晶格结构、电子结构,Mulliken电荷布居和光学性质。计算结果表明,随着Hf掺杂摩尔百分比的增大,晶体体积膨胀,费米能级进入导带,其附近的导带部分主要由杂质原子Hf的5d态贡献,Hf-O离子键成分作用凸显,故Hf的掺杂引入施主能级进而形成n型ZnO材料的可能性较大。且通过比较吸收谱、反射谱和折射谱,发现适量掺入Hf原子可使ZnO体系在高能区的透过率增加,能量损失谱出现红移。这些性质均与实验中Hf掺杂有类似结果,由此可知适量掺杂Hf的ZnO体系有望在制备光电子器件等领域发挥作用。

关键词：第一性原理 ZnO 晶格结构电子结构光学性质

Hf、N以不同比例掺杂ZnO的第一性原理计算

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原子与分子物理学报 2017年第2期34卷 362-370页

作者：张文蕾张航彭彩云马兰容婧婧张丽丽伊犁师范学院物理科学与技术学院伊宁835000 南京大学物理学院南京210093

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了Hf、N以不同掺杂比例掺杂ZnO(Zn_(16)O_(16))形成Zn_(15)O_(16-x_HfN_x(x=1,2,3,4)体系的结构参数、电子结构、Mulliken电荷布居和光学方面的性质.计算结果表明,掺杂体系晶胞体积不同程度增大;x=... 详细信息

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了Hf、N以不同掺杂比例掺杂ZnO(Zn_(16)O_(16))形成Zn_(15)O_(16-x_HfN_x(x=1,2,3,4)体系的结构参数、电子结构、Mulliken电荷布居和光学方面的性质.计算结果表明,掺杂体系晶胞体积不同程度增大;x=1时体系的费米能级上移进入导带使其呈现n型半导体特征,吸收峰和反射峰红移较小,尤其是反射峰,主要表现为强度的变化;但x=2,3,4体系的费米能级均在价带顶附近,且随掺杂比例的增大,掺杂体系的费米能级进入价带的深度逐渐增大,N 2p态的贡献作用也越来越显著,使掺杂体系呈现p型半导体特征,吸收峰和反射峰均有较大的红移,这将有利于ZnO体系在可见光领域的应用.

关键词：第一性原理 ZnO Hf N掺杂结构参数电子结构光学性质

Co掺杂BaTiO_3的电子结构及光学性质的第一性原理计算

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伊犁师范学院学报（自然科学版） 2016年第1期10卷 44-49页

作者：容婧婧张文蕾彭彩云马梅马兰张航钱尉张丽丽伊犁师范学院物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 南京大学物理学院国家固体微结构重点实验室江苏南京210093

基于第一性原理密度泛函理论和剪刀近似操作计算分析了CoxBa1-xTiO_3(x=0,0.125,0.25,0.5)的电子能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明:随着Co掺杂量的增加,Ba Ti O_3带隙发生变化,能带结构类型由间接跃迁变为直接跃迁,费米能级穿... 详细信息

基于第一性原理密度泛函理论和剪刀近似操作计算分析了CoxBa1-xTiO_3(x=0,0.125,0.25,0.5)的电子能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明:随着Co掺杂量的增加,Ba Ti O_3带隙发生变化,能带结构类型由间接跃迁变为直接跃迁,费米能级穿过价带,体现了p型半导体特征,静介电常数变大,反射率有了很大程度的变化,静折射率变化较大.

关键词：第一性原理 BaTiO3 能带结构能态密度光学性质

Y掺杂BaTiO_3的电子结构及光学性质的第一性原理研究

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伊犁师范学院学报（自然科学版） 2016年第1期10卷 39-43页

作者：彭彩云马梅马兰张航张文蕾容婧婧钱尉张丽丽伊犁师范学院物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 南京大学物理学院国家固体微结构重点实验室江苏南京210093

利用第一性原理密度泛函理论,计算了不同浓度Y掺杂Ba Ti O3的电子结构和光学性质.计算结果表明:掺杂Y元素后,体系的禁带宽度增大,能态密度向低能方向移动,费米能级进入导带,体现出n型半导体的特征,改善了Ba Ti O3的导电性.在光学性质上... 详细信息

利用第一性原理密度泛函理论,计算了不同浓度Y掺杂Ba Ti O3的电子结构和光学性质.计算结果表明:掺杂Y元素后,体系的禁带宽度增大,能态密度向低能方向移动,费米能级进入导带,体现出n型半导体的特征,改善了Ba Ti O3的导电性.在光学性质上,无入射光情况下的纯Ba Ti O3静态介电常数值为4.69,掺杂后静态介电常数改变比较大,尤其是高浓度掺杂后远远大于纯Ba Ti O3,这意味着其可能是一种新的介电材料.掺杂后,体系的能量损失峰明显向低能区移动,随着掺杂浓度的增大,能量损失强度也有所增加.

关键词： BaTiO3 第一性原理能带态密度介电函数能量损失

铁电体Ba_(1-x)Sn_xTiO_3的电子结构及光学性能的第一性原理研究

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伊犁师范学院学报（自然科学版） 2016年第4期10卷 30-34页

作者：马兰容婧婧彭彩云张航马梅张文蕾张丽丽伊犁师范学院物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 南京大学物理学院国家固体微结构重点实验室江苏南京210093

利用第一性原理密度泛函理论,计算了不同浓度Sn掺杂BaTiO_3的电子结构和光学性质.计算结果表明,掺杂Sn元素后,体系的禁带宽度减小,能态密度向低能方向移动,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.在光学性质上,与未掺杂的BaTiO_3相比... 详细信息

利用第一性原理密度泛函理论,计算了不同浓度Sn掺杂BaTiO_3的电子结构和光学性质.计算结果表明,掺杂Sn元素后,体系的禁带宽度减小,能态密度向低能方向移动,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.在光学性质上,与未掺杂的BaTiO_3相比,掺杂后体系静折射率和静态介电常数减小;能量损失峰明显往低能区移动,且随着掺杂浓度的增大能量损失强度也有所增加.

关键词： BaTiO3 第一性原理能带态密度介电函数折射率能量损失

铌掺杂钛酸钡的电子结构与光学特性的第一性原理计算

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伊犁师范学院学报（自然科学版） 2016年第2期10卷 47-51页

作者：张航彭彩云马梅张文蕾张晓旭容婧婧张丽丽伊犁师范学院物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 南京大学物理学院国家固体微结构重点实验室江苏南京210093

基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势计算方法,计算了铌(Nb)掺杂钛酸钡的电子结构和光学性质,并进行了分析.计算结果表明:与掺杂前的钛酸钡结构相比,电子结构方面,Nb掺杂后,费米能级穿过导带,使材料具有n型半导体的特性.... 详细信息

基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势计算方法,计算了铌(Nb)掺杂钛酸钡的电子结构和光学性质,并进行了分析.计算结果表明:与掺杂前的钛酸钡结构相比,电子结构方面,Nb掺杂后,费米能级穿过导带,使材料具有n型半导体的特性.从态密度图中可以得出,在费米能级附近的态密度主要由稀土元素贡献.光学性质方面,随着Nb的掺杂浓度的增加,静折射率增大,有效地增强了BTO对光的吸收,提高了其光电转换效率;从能量损失中看出掺杂后能量损失谱峰出现红移现象.

关键词：第一性原理 BaTiO3 电子结构光学性质

N、Hf单掺和共掺ZnO电子结构的第一性原理计算

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伊犁师范学院学报（自然科学版） 2015年第4期9卷 23-27页

作者：张文蕾马梅张航彭彩云容婧婧张晋鲁张丽丽伊犁师范学院物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室新疆伊宁835000 新疆教育学院科研处新疆乌鲁木齐830043 南京大学物理学院国家固体微结构重点实验室江苏南京210093

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了纯ZnO,N、Hf单掺和共掺后ZnO体系的晶格常数、能带结构和态密度.计算结果表明:单掺时较纯ZnO体系的体积呈增大趋势,共掺时比N单掺略大;带隙宽度也呈现类似变化.此4种体系相比,N、Hf共掺的ZnO具有... 详细信息

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了纯ZnO,N、Hf单掺和共掺后ZnO体系的晶格常数、能带结构和态密度.计算结果表明:单掺时较纯ZnO体系的体积呈增大趋势,共掺时比N单掺略大;带隙宽度也呈现类似变化.此4种体系相比,N、Hf共掺的ZnO具有相对稳定的结构,相对较窄的带隙,与Hf单掺相比较弱的n型体系.

关键词：第一性原理 ZnO 晶格常数能带结构能态密度