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Er掺杂TiO的局域结构及电子性质的第一性原理研究

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物理学报 2022年

作者：陈光平杨金妮乔昌兵黄陆君虞静四川文理学院智能制造学院四川文理学院智能制造产业技术研究院四川大学原子与分子物理研究所

三价稀土铒离子(Er)掺杂二氧化钛(TiO)因其优异的光电性能，在众多稀土掺杂发光晶体材料中脱颖而出，具有非常广泛的应用前景。利用CALYPSO (Crystal structure Analysis by Particle Swarm Optimization)结构搜索方法和第一性原理计算... 详细信息

三价稀土铒离子(Er)掺杂二氧化钛(TiO)因其优异的光电性能，在众多稀土掺杂发光晶体材料中脱颖而出，具有非常广泛的应用前景。利用CALYPSO (Crystal structure Analysis by Particle Swarm Optimization)结构搜索方法和第一性原理计算，我们成功地预测和探究了三价铒离子掺杂二氧化钛(Er:TiO)晶体的基态结构。首次报道Er掺杂TiO的最低能量结构具有■m2空间对称性。当Er离子掺杂基质晶体时，Er离子占据Ti离子的位置，并造成结构畸变，最终使得Er离子的局域对称性由D降低为C。通过电子结构计算，我们发现Er掺杂TiO的能带隙值约为2.27 eV，这表明Er离子的掺杂会导致体系的带隙值降低，但没有改变其半导体性质，从而在光伏电池和半导体激光器等领域具有更广泛地应用。这些发现不仅为进一步探索Er:TiO晶体的性质和应用提供了数据参考，也为探究其他稀土掺杂晶体材料提供了最新的方法。

关键词： CALYPSO Er 掺杂TiO 局域结构第一性原理计算

(2+1)维非对称Nizhnik-Novikov-Veselov系统的新映射解及其局域结构

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物理学报 2007年第12期56卷 6784-6790页

作者：马松华方建平任清褒丽水学院物理系丽水323000

映射法是一种非常经典、有效和成熟的求解非线性演化方程的方法,其最大的特点是可以有多种不同形式的设解,使得最终求得的解丰富多彩.利用改进的Riccati方程映射法和变量分离法,得到了(2+1)维非对称Nizhnik-Novikov-Veselov系统的新显... 详细信息

映射法是一种非常经典、有效和成熟的求解非线性演化方程的方法,其最大的特点是可以有多种不同形式的设解,使得最终求得的解丰富多彩.利用改进的Riccati方程映射法和变量分离法,得到了(2+1)维非对称Nizhnik-Novikov-Veselov系统的新显式精确解.根据得到的孤波解,构造出该系统的峰孤子和分形孤子等局域结构,研究了两个孤立波的"追碰"现象.

关键词：改进的映射法 (2+1)维非对称Nizhnik-Novikov-Veselov系统局域结构 “追碰”现象

局域结构优化Li-Ni-Te-O正极的电化学可逆性（英文）

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中国科学技术大学学报 2019年第4期49卷 259-267页

作者：齐家新王星博苏晓智解晖 REHMAN Ziaur 陶石储旺盛中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230026 中国科学院上海应用物理研究所上海光源上海201204 常熟理工学院物理与电子工程学院江苏常熟215500

利用固相法合成了一系列化合物Li1+xNi3/4-5/4xTe1/4+1/4xO2(x=0,0.14,0.33,0.46,0.50和0.60).在x=0.33时,发现C2/m晶体结构中存在一种新奇的围绕Ni离子的短程有序P1-like区域,此区域表现出一种松散结合的局域结构以及更快的Li+迁移率,... 详细信息

利用固相法合成了一系列化合物Li1+xNi3/4-5/4xTe1/4+1/4xO2(x=0,0.14,0.33,0.46,0.50和0.60).在x=0.33时,发现C2/m晶体结构中存在一种新奇的围绕Ni离子的短程有序P1-like区域,此区域表现出一种松散结合的局域结构以及更快的Li+迁移率,进而保证了优越的结构和电化学可逆性.通过非原位X射线吸收谱(XAS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学表征研究了材料的性能.证明了这种性能与稳定的短程-长程有序结构以及Ni氧化还原电子对有关.该研究提供了发展高性能富锂正极材料的新思路.

关键词：锂离子电池正极材料局域结构

PbMg1／3Nb2／3O3(PMN)和PbMg1／3Nb2／3-PbTiO3(PMNT)中几种局域结构与晶格形变的从头算研究

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化学学报 2009年第1期67卷 19-26页

作者：徐红兰缪强罗豪甦南京大学化学化工学院南京210093 中国科学院上海硅酸盐研究所上海201800

建立了钙钛矿结构铌镁酸铅PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)的2×2×3复晶胞模型;采用abinitio方法讨论了PMN晶体各种可能构型的稳定性;选取了PMN三种高、中、低稳定性的代表构型,并对Ti替换B位离子后的结构进行了结构优化.计算结果表明复晶胞刚性... 详细信息

建立了钙钛矿结构铌镁酸铅PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)的2×2×3复晶胞模型;采用abinitio方法讨论了PMN晶体各种可能构型的稳定性;选取了PMN三种高、中、低稳定性的代表构型,并对Ti替换B位离子后的结构进行了结构优化.计算结果表明复晶胞刚性模型的最低和最高能量差约0.74a.u.(1940kJ);Pb2+离子结构框架的形变是PMN晶格发生形变的主要因素;在不考虑被替换离子电荷差异的情况下,MgO6含量越少越有利于Ti离子替换Nb与晶胞的形变.PMNT材料中构型的分布和局域形变取决于生长PMNT材料的工艺过程.

关键词： PbMg1/3Nb2/3O3(PMN)和PbMg1/3Nb2/3-PbTiO3(PMNT) ab initio 局域结构晶格形变

Al_2O_3:V^(3+)晶体局域结构及其自旋哈密顿参量研究

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物理学报 2007年第4期56卷 2393-2398页

作者：魏群杨子元王参军许启明西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 宝鸡文理学院物理系宝鸡721007

提出了解释掺杂离子局域结构畸变的配体平面移动模型,建立了此模型下晶体微观结构与自旋哈密顿参量之间的定量关系.在考虑自旋与自旋、自旋与另一电子轨道和轨道与轨道作用等微小磁相互作用的基础上,采用全组态完全对角化方法,对Al2O3... 详细信息

提出了解释掺杂离子局域结构畸变的配体平面移动模型,建立了此模型下晶体微观结构与自旋哈密顿参量之间的定量关系.在考虑自旋与自旋、自旋与另一电子轨道和轨道与轨道作用等微小磁相互作用的基础上,采用全组态完全对角化方法,对Al2O3晶体中V3+的局域结构和自旋哈密顿参量进行了系统的研究.结果表明,V3+掺入Al2O3晶体后,上下配体氧平面间距离增大了0.0060nm.从而成功地解释了Al2O3:V3+晶体的自旋哈密顿参量.在此基础上,研究了三角晶场下3d2离子自旋哈密顿参量的微观起源.研究发现,自旋三重态对自旋哈密顿参量的贡献是主要的,微小磁相互作用对自旋哈密顿参量的贡献只与自旋三重态有关.

关键词： Al2O3:V^3+晶体局域结构自旋哈密顿参量磁相互作用

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高温原位XAFS研究熔态Sb的局域结构

核技术 2004年第3期27卷 161-164页

作者：闫文盛李晨曦韦世强吴忠华牛小娟陈唯陆坤权中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 中国科学院北京物理研究所北京100080 中国科学院高能物理研究所北京100039

摘要利用高温原位XAFS技术研究了半金属Sb在固态和熔态时的局域结构特点。结果表明在893K高温时固态Sb的局域结构与常温(298K)时晶态Sb的相似,但其热无序度较大。随着温度再升高20K到熔化后的913K时,熔态Sb的主配位峰形状有较大变化,其... 详细信息

摘要利用高温原位XAFS技术研究了半金属Sb在固态和熔态时的局域结构特点。结果表明在893K高温时固态Sb的局域结构与常温(298K)时晶态Sb的相似,但其热无序度较大。随着温度再升高20K到熔化后的913K时,熔态Sb的主配位峰形状有较大变化,其强度仅为熔化前的70%左右。这一结果表明熔化导致Sb的结构无序显著增加,我们认为这是熔态Sb中Sb原子的第一近邻配位的大部分共价键断裂造成的。模型无关的ReverseMonteCarlo方法拟合计算结果也表明熔化引起Sb样品的第一近邻配位数由固态的6增加到熔态的9。当温度升高至1058K时,Sb样品的Sb原子的径向结构函数曲线的形状与913K的Sb样品的相似,说明在熔化后的100至200K的温度范围,熔态Sb中Sb原子的局域结构差别不大。

关键词：原位XAFS 熔态Sb 固—液相变局域结构

Gd_2O_3掺杂ZrO_2固体电解质材料的局域结构分析

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硅酸盐学报 2011年第8期39卷 1312-1316页

作者：谢笑虎孙加林宋文林婷北京科技大学无机非金属材料系北京100083 西安建筑科技大学华清学院西安710043

采用分子动力学模拟和X射线衍射研究了Gd2O3掺杂ZrO2固体电解质材料的结构,计算并分析了Gd2O3掺杂量对体系局域结构和配位数的影响。结果表明:当Gd2O3掺杂量超过8%(摩尔分数,下同)时,在1 000℃ZrO2的立方结构能够稳定。利用离子对的径... 详细信息

采用分子动力学模拟和X射线衍射研究了Gd2O3掺杂ZrO2固体电解质材料的结构,计算并分析了Gd2O3掺杂量对体系局域结构和配位数的影响。结果表明:当Gd2O3掺杂量超过8%(摩尔分数,下同)时,在1 000℃ZrO2的立方结构能够稳定。利用离子对的径向分布函数在原子层面上分析了Gd2O3对氧化锆立方萤石结构的稳定机理。此外,配位数计算结果表明:在体系中氧空位优先分布在Zr4+的最近邻位置,随体系中空位数量的增加,Zr4+的配位数呈下降趋势,而Gd3+的配位数则在Gd2O3掺杂量为10%时取得最大值。

关键词：分子动力学模拟局域结构固体电解质配位数稳定机理

Co-P非晶态合金电子性质和局域结构的理论研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2004年第6期17卷 684-688页

作者：方志刚范康年蒋华良鞍山科技大学化学工程学院应用化学系鞍山114044 复旦大学化学系上海200433 中国科学院上海药物研究所上海200031

根据Co P非晶态合金结构的短程有序和结构中可能存在P -P相互作用的实验事实 ,选择了单磷原子簇模型ConP(n =1～ 5 )和双磷原子簇模型ConP2 (n =1～ 4 ) ,用密度泛函理论方法对其进行计算 .结果表明 ,在单磷Co2 P( 2 ) 、Co3 P( 1) 及Co... 详细信息

根据Co P非晶态合金结构的短程有序和结构中可能存在P -P相互作用的实验事实 ,选择了单磷原子簇模型ConP(n =1～ 5 )和双磷原子簇模型ConP2 (n =1～ 4 ) ,用密度泛函理论方法对其进行计算 .结果表明 ,在单磷Co2 P( 2 ) 、Co3 P( 1) 及Co4P( 2 ) 模型体系中 ,Co原子供给P原子电子 ,与电负性规则一致 ,同时Co和P之间具较强化学作用 ,可以形成稳定的原子簇 ;而在双磷和单磷原子簇Co5P( 1) 模型体系中 ,形成的原子簇不稳定 ,采用单磷Co2 P( 2 ) 、Co3 P( 1) 及Co4P( 2 ) 模型能较好地反映Co P非晶态合金的结构特点 .

关键词： Co-P非晶态合金电子性质局域结构

荧光EXAFS研究镶嵌在SiO_2中的Ge纳米晶的局域结构

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核技术 2006年第9期29卷 646-649页

作者：闫文盛孙治湖 A.V.Kolobov 韦世强中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(AIST) Tsukuba Central41-1-1 HigashiIbaraki305-8562Japan

用荧光扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了磁控溅射法制备的镶嵌在SiO_2中的Ge纳米晶的局域结构。结果表明,在Ge的摩尔分数为25%和60%的初始样品中,Ge原子主要是以非晶GeO_2和Ge物相存在,其中在Ge的摩尔分数为25%的样品中,以GeO_2物相... 详细信息

用荧光扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了磁控溅射法制备的镶嵌在SiO_2中的Ge纳米晶的局域结构。结果表明,在Ge的摩尔分数为25%和60%的初始样品中,Ge原子主要是以非晶GeO_2和Ge物相存在,其中在Ge的摩尔分数为25%的样品中,以GeO_2物相为主。经1073K退火后,样品中生成了Ge纳米晶。在Ge的摩尔分数为25%的样品中,Ge纳米晶只是来源于初始样品中的非晶Ge,而在Ge的摩尔分数为60%的样品中Ge纳米晶除了来源于初始样品中的非晶Ge外还来自于部分GeO_2。进一步分析表明在Ge的摩尔分数为60%的样品中,有摩尔分数为20%的GeO_2与来自衬底的Si发生还原反应生成Ge纳米晶。

关键词：扩展X射线吸收精细结构 Ge纳米晶局域结构