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空位浓度对纤锌矿CdS电子结构和光学性质影响的第一性原理研究

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人工晶体学报 2022年第12期51卷 2055-2062页

作者：吴侦成熊明姚文杜林张志远苟杰苏欣伊犁师范大学物理科学与技术学院伊宁835000 伊犁师范大学新疆凝聚态相变与微结构实验室伊宁835000

本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,采用第一性原理研究了含Cd空位缺陷CdS和含S空位缺陷纤锌矿CdS的几何结构、能带结构、电子态密度及光学性质。通过计算分析可知,含Cd空位缺陷的CdS体系均为p型半导体,含S空位缺陷的CdS体系跃... 详细信息

本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,采用第一性原理研究了含Cd空位缺陷CdS和含S空位缺陷纤锌矿CdS的几何结构、能带结构、电子态密度及光学性质。通过计算分析可知,含Cd空位缺陷的CdS体系均为p型半导体,含S空位缺陷的CdS体系跃迁方式均由直接跃迁变为间接跃迁。Cd、S空位缺陷的CdS体系的态密度总能量降低。空位CdS体系相较于本征CdS体系的静介电常数均有提高,并随着空位浓度的增大而增大,Cd空位缺陷体系更为明显,极化能力得到显著提升。空位Cd的CdS体系相较于本征CdS体系在红外波段存在明显的吸收,空位S的CdS体系相较于本征CdS体系在可见光波段存在明显的吸收。

关键词： CdS 半导体空位第一性原理电子结构光学特性

空位对Cu/Sn焊点中Cu_(3)Sn层元素扩散的影响

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电子元件与材料 2022年第4期41卷 381-386页

作者：任二花李晓延张虎韩旭北京工业大学材料与制造学部北京100124

为了探究温度和空位浓度对Cu_(3)Sn层中各元素扩散行为的影响,基于分子动力学方法,使用LAMMPS软件模拟了Cu_(3)Sn层上空位浓度以及温度对各元素扩散系数的影响。结果表明,Cu_(3)Sn层各元素的扩散系数均随温度的升高而增大。与不含空位相... 详细信息

为了探究温度和空位浓度对Cu_(3)Sn层中各元素扩散行为的影响,基于分子动力学方法,使用LAMMPS软件模拟了Cu_(3)Sn层上空位浓度以及温度对各元素扩散系数的影响。结果表明,Cu_(3)Sn层各元素的扩散系数均随温度的升高而增大。与不含空位相比,当Cu_(3)Sn层中存在10%空位时,原子运动更加剧烈,扩散系数增大。进一步研究发现,在一定的温度下(900 K),空位含量增大,扩散系数随之增大。然而,空位含量变化不如温度对扩散系数的影响大。最后,在相同条件下,Cu1和Cu2原子的扩散系数相差不大,且均大于Sn的扩散系数,Cu_(3)Sn层中的主要扩散元素是Cu。

关键词：扩散空位 Cu_(3)Sn 扩散系数分子动力学模拟

空位对五唑阴离子盐Mn(N5)2冲击反应和损伤演化的影响

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含能材料 2020年第10期28卷 1003-1009页

作者：姚闯杨叶子余一孙长庆张蕾重庆市超常配位键工程与先进材料技术重点实验室长江师范学院重庆40800 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 南洋理工大学新加坡69798 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应... 详细信息

为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N5)2晶体及含有3%空位浓度的Mn(N5)2晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s^-1)c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应机理。冲击雨贡纽线的计算结果表明,含空位的Mn(N5)2体系比完美型体系在高压条件下表现出更大的体积压缩比。分子动力学模拟结果显示,当冲击波速vshock空位的体系在5000 fs内均未出现分解反应,而仅出现了不足10%的体积压缩;当vshock=10 km·s^-1时,完美型体系于512.8 fs时刻开始在晶体内均匀地出现N—N键断裂的现象,而含空位体系的初始反应时间则提前至281.6 fs,并且N—N键的断裂集中发生在空位附近;当vshock继续增加至11 km·s^-1和12 km·s^-1时,两种体系的初始反应时间不断提前,反应进程不断加快,但空位对体系冲击波感度的提升作用和对分解反应进程的加速作用随着冲击波速的提升而不断减弱。研究结果表明空位是热点的早期成核结构之一,空位的存在促进周围的五唑分子发生级联分解,使损伤不断演化成长和传播,进而引起含能材料的点火。

关键词：五唑阴离子盐空位冲击反应损伤演化从头算分子动力学

空位浓度对纤锌矿BN电子结构和光学性质影响的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2023年第5期40卷 161-165页

作者：张志远熊明姚文杜林吴侦成苏欣伊犁师范大学物理科学与技术学院伊宁835000 伊犁师范大学新疆凝聚态相变与微结构实验室伊宁835000

本文采用了第一性原理研究了空位缺陷纤锌矿BN的电子结构和光学性质.通过对能带结构、态密度分析发现:缺陷体系由于B、N的缺失,费米能级附近出现杂质能级.相较于本征体系,随着空位浓度增加,杂质能级变多,跃迁能量减小.N空位缺陷的纤锌... 详细信息

本文采用了第一性原理研究了空位缺陷纤锌矿BN的电子结构和光学性质.通过对能带结构、态密度分析发现:缺陷体系由于B、N的缺失,费米能级附近出现杂质能级.相较于本征体系,随着空位浓度增加,杂质能级变多,跃迁能量减小.N空位缺陷的纤锌矿BN态密度总体向低能区移动,且能级相较于B空位缺陷的纤锌矿B_(22)N_(24)明显增多.从复介电函数和光学吸收谱分析中发现,随着空位浓度的增加,缺陷体系纤锌矿BN在可见光区域的吸收逐渐增强.尤其是B22N24在可见光区域出现的吸收效果更好.

关键词：第一性原理空位纤锌矿BN 电子结构光学特性

三元Hf-C-N体系的空位有序结构及其力学性质和电子性质的第一性原理研究

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物理学报 2021年第21期70卷 229-239页

作者：彭军辉 Tikhonov Evgenii 西北工业大学材料学院材料发现国际中心西安710072 太原工业学院材料工程系太原030008

采用第一性原理方法,研究了三元Hf-C-N体系的空位有序结构及其力学性质和电子性质.首先采用第一性原理和进化算法,预测得到8种可能存在的热力学稳定的Hf-C-N空位有序结构;这些结构都具有岩盐结构,与实验发现的无序固溶体的结构类型一致... 详细信息

采用第一性原理方法,研究了三元Hf-C-N体系的空位有序结构及其力学性质和电子性质.首先采用第一性原理和进化算法,预测得到8种可能存在的热力学稳定的Hf-C-N空位有序结构;这些结构都具有岩盐结构,与实验发现的无序固溶体的结构类型一致.本文的预测结果证明了Hf-C-N空位化合物能够以有序结构形式存在,空位与C,N原子都位于[Hf6]八面体间隙,这一结构特点与Hf C_x的相同.然后采用第一性原理方法,计算了Hf-C-N空位有序结构的力学性质,发现除C∶N=1∶4外,相同C/N下,随着空位浓度的增大,Hf-C-N的体模量、剪切模量、弹性模量、Pugh比、维氏硬度等降低;而Hf6CN4(空位浓度为1/6)的维氏硬度高于Hf_5CN_4(无空位),表现出空位硬化现象.最后,计算了Hf-C-N空位有序结构的态密度和晶体轨道哈密顿分布,发现其具有强共价性和金属性;且随着空位浓度增大,总体键强减弱,因而模量减小.

关键词： Hf-C-N空位有序结构空位维氏硬度第一性原理方法

高熵合金CoCrFeMnNi纳米压痕中位移突变现象和空位活动的关联性验证

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稀有金属材料与工程 2020年第12期49卷 4005-4009页

作者：徐小溪穆星奇朱超武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

随着纳米压痕技术的进步,越来越多的数据表明纳米压痕中发生的位移突变现象不是完美晶格均质形核过程而是借助于空位的异质位错形核过程。但是这个结论主要是基于纳米压痕力学统计模型提取的激活能和激活体积这2个参数确立的,而鲜有实... 详细信息

随着纳米压痕技术的进步,越来越多的数据表明纳米压痕中发生的位移突变现象不是完美晶格均质形核过程而是借助于空位的异质位错形核过程。但是这个结论主要是基于纳米压痕力学统计模型提取的激活能和激活体积这2个参数确立的,而鲜有实验直接验证位移突变或位错形核与空位之间的关联。根据先前对高熵合金的纳米压痕研究,通过设计的纳米压痕实验来验证这种关联性。实验发现,当施加的载荷保持在亚临界水平一段时间后,依然可以观察到位移突变;而且,位移突变的大小(位移突变结束和开始时刻的位移差)与纳米压痕的压头尺寸成正比。位移突变对时间和压头尺寸的依赖性可以通过空位的特性得到合理的解释:第一,空位在任何载荷水平下都会发生迁移,而且需要一定时间形成空位堆作为位错的形核中心;第二,空位数量与压头作用区域的体积成正比,而这个体积又与压头尺寸成正比,另一方面,空位数量又决定了位错形核的数量进而解释了位移突变尺寸与压头尺寸成正比的现象。这也就从实验上直接验证了空位在位移突变或位错形核的过程扮演的重要角色。

关键词：纳米压痕位移突变位错形核空位时间相关性压头尺寸

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空位缺陷对单层MoS_2电子结构的影响

稀有金属材料与工程 2015年第3期44卷 608-611页

作者：雷天民吴胜宝张玉明刘佳佳姜海青张志勇西安电子科技大学陕西西安710071 西北大学陕西西安710069

为了研究单层Mo S2中的空位缺陷形成及其对电子结构的影响,基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了单层Mo S2中Mo空位和S空位的形成能、空位附近的晶格畸变、Mo S2层中的电子分布以及态密度(DOS)和能带结构... 详细信息

为了研究单层Mo S2中的空位缺陷形成及其对电子结构的影响,基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了单层Mo S2中Mo空位和S空位的形成能、空位附近的晶格畸变、Mo S2层中的电子分布以及态密度(DOS)和能带结构。计算结果显示,2种空位缺陷都具有点缺陷特征,其附近的电子分布呈现出明显的局域化特点,且S空位比Mo空位更容易形成。通过与本征态Mo S2电子结构的对比分析,发现2种空位缺陷的存在对单层Mo S2的电子结构、尤其是对导带高能量区域的能态密度会产生十分明显的影响,这些影响可能与空位缺陷引入的缺陷能级有关。

关键词：第一性原理 MoS2 空位电子结构

Y掺杂空位石墨烯对NO及CO气体表面吸附的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2024年第1期41卷 64-70页

作者：黎显俊吴海龙曹宇胡梦晗刘莹王哲英周晓龙梧州学院机械与资源工程学院梧州543002 江西理工大学材料冶金化学学部赣州341000 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

基于第一性原理的计算方法,建立了本征石墨烯、空位石墨烯及钇(Y)掺杂空位石墨烯模型,并计算了CO、NO在三类石墨烯表面的吸附过程.从表面能、吸附结构、吸附能和态密度四个方面进行分析讨论,研究掺杂Y对CO、NO气体吸附性能的影响.结果表... 详细信息

基于第一性原理的计算方法,建立了本征石墨烯、空位石墨烯及钇(Y)掺杂空位石墨烯模型,并计算了CO、NO在三类石墨烯表面的吸附过程.从表面能、吸附结构、吸附能和态密度四个方面进行分析讨论,研究掺杂Y对CO、NO气体吸附性能的影响.结果表明:CO、NO与本征石墨烯之间的吸附为弱的物理吸附,掺杂Y后增强了材料表面对CO、NO的吸附效果,最大吸附能分别为7.414 eV、6.702 eV,属于化学吸附;掺杂Y使空位石墨烯费米能级附近有了更多的活跃电子,其吸附NO后体系由半金属转变为金属特性,该特性能为开发更加优良的石墨烯气敏材料提供理论支持.

关键词：石墨烯空位钇掺杂吸附第一性原理

空位对Cu/Sn无铅焊点界面元素扩散的影响

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焊接学报 2018年第12期39卷 25-30,130页

作者：李扬李晓延姚鹏北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

界面柯肯达尔空洞形成的过程伴随着空位的形成与扩散,对空位行为的研究有利于深入理解界面扩散和空洞形成过程.运用分子动力学方法模拟Cu/Cu_3Sn界面上空位对扩散的影响,计算空位形成能、扩散势垒及空位扩散激活能.结果表明,相同条件下... 详细信息

界面柯肯达尔空洞形成的过程伴随着空位的形成与扩散,对空位行为的研究有利于深入理解界面扩散和空洞形成过程.运用分子动力学方法模拟Cu/Cu_3Sn界面上空位对扩散的影响,计算空位形成能、扩散势垒及空位扩散激活能.结果表明,相同条件下含空位的模型发生扩散的几率要高于不含空位的模型.另外,计算表明铜晶体的空位形成能大于Cu_3Sn晶体中铜空位的形成能;Cu_3Sn晶格中不同晶位的Cu空位(Cu1空位和Cu2空位)的形成能比较接近,但均小于锡的空位形成能.此外,对Cu/Cu_3Sn界面的空位扩散势垒及空位扩散激活能的计算结果表明,Sn原子的空位扩散激活能高于Cu原子.

关键词： Cu/Cu3Sn 分子动力学模拟空位扩散势垒扩散激活能