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四重纳米圆盘结构中斯格明子边界态的微磁模拟研究
1
作者 张红 高峰 +2 位作者 厉桂华 孙丰伟 吕刚 《山东农业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期32-37,共6页
磁性材料中的自旋拓扑结构磁斯格明子在下一代超高密度、低能耗、高稳定性的信息存储器件和微波发射器件的研制方面具有极大的潜在应用前景。本文基于Co/Ni材料的自由层与极化层均为垂直磁各向异性的自旋阀模型,应用微磁模拟与傅里叶分... 磁性材料中的自旋拓扑结构磁斯格明子在下一代超高密度、低能耗、高稳定性的信息存储器件和微波发射器件的研制方面具有极大的潜在应用前景。本文基于Co/Ni材料的自由层与极化层均为垂直磁各向异性的自旋阀模型,应用微磁模拟与傅里叶分析相结合的技术研究了具有Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)的四重连接圆盘结构中非完整性磁斯格明子边界态转动模式的动力学行为特性。通过沿垂直膜面方向同时施加电流和磁场,在自由层内可观察到两种稳态振荡模式:单边界态模式和双边界态模式。模拟结果显示周期性振荡模式的基频值随着重叠程度的减小而降低;双边界态基频振荡频率高于单边界态基频值;四重旋转对称性样品中的基频振荡频率高于两重旋转对称性样品中的基频值。我们的研究结果进一步加深了对受限于几何形状多层膜纳米柱结构中的斯格明子动力学特性的物理机制的理解,可为基于斯格明子自旋转矩纳米振荡器及磁存储器件的研发提供理论支持。 展开更多
关键词 斯格明子 自旋转矩 纳米振荡器 垂直磁各向异性
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基于第一性原理计算的双层二维材料ReTe_(2)滑移铁电性质研究实验设计
2
作者 郭建新 崔皓桢 +2 位作者 杨保柱 王富 闫小兵 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第4期20-25,共6页
为满足计算材料学实验课程的前沿性需求,设计了基于第一性原理计算的一种双层二维材料ReTe_(2)滑移铁电性质研究实验项目。实验包括滑移铁电基本概念和前沿进展、模型构建方法、计算方法和数据分析等内容。详细介绍了一种新型的二维滑... 为满足计算材料学实验课程的前沿性需求,设计了基于第一性原理计算的一种双层二维材料ReTe_(2)滑移铁电性质研究实验项目。实验包括滑移铁电基本概念和前沿进展、模型构建方法、计算方法和数据分析等内容。详细介绍了一种新型的二维滑移铁电材料ReTe_(2)的铁电性质计算方法,通过计算ReTe_(2)结构声子谱和分子动力学、滑移路径与势垒、差分电荷密度、铁电极化强度和静电势等,对其结构稳定性、电学和铁电性质等进行了机理分析,系统介绍了二维滑移铁电材料ReTe_(2)的计算设计过程。该实验项目不仅可以让学生掌握新型铁电材料的计算和分析方法,更有助于激发学生的科学兴趣,锻炼其科研能力,为培养高素质创新型人才提供有力支撑。 展开更多
关键词 第一性原理计算 滑移铁电 二维材料 铁电极化强度
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具有级联长程跃迁的三聚体链中的拓扑相与边缘态
3
作者 李冠强 杨博 +1 位作者 蔺治宇 彭娉 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第6期202-208,共7页
本文基于广义Su-Schrieffer-Heeger模型研究了一种具有级联长程跃迁的三聚体链的拓扑性质,发现系统中存在具有大缠绕数的拓扑非平庸态.通过调节胞内和胞间跃迁强度,文中详细研究了系统的拓扑相变行为,尤其是高阶长程跃迁对拓扑相变的影... 本文基于广义Su-Schrieffer-Heeger模型研究了一种具有级联长程跃迁的三聚体链的拓扑性质,发现系统中存在具有大缠绕数的拓扑非平庸态.通过调节胞内和胞间跃迁强度,文中详细研究了系统的拓扑相变行为,尤其是高阶长程跃迁对拓扑相变的影响.通过对有限尺寸链的计算,文章揭示了系统本征能谱和边缘态的分布特征,讨论了系统中存在的体-边对应关系.本研究为探索其它复杂链状模型的拓扑性质提供了重要参考. 展开更多
关键词 三聚体链 广义Su-Schrieffer-Heeger模型 紧束缚近似 级联长程跃迁 拓扑相变 体边对应
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铁原子修饰的石墨烯表面吸附硫化氢气体的电子性质与光学特性研究
4
作者 岳远霞 罗磊 +3 位作者 朱洪强 吴泽邦 尹开慧 杨英 《功能材料》 北大核心 2025年第1期1113-1119,共7页
利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对H2S气体分子在三种Fe原子修饰石墨烯表面上吸附的电子性质与光学特性进行了理论研究,计算了Fe原子修饰的石墨烯表面吸附H2S分子的吸附能、Mulliken分布、差分电荷密度、态密... 利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对H2S气体分子在三种Fe原子修饰石墨烯表面上吸附的电子性质与光学特性进行了理论研究,计算了Fe原子修饰的石墨烯表面吸附H2S分子的吸附能、Mulliken分布、差分电荷密度、态密度和光学性质并与原始石墨烯吸附H2S进行了比较。研究结果表明:三种Fe原子修饰石墨烯表面结合能均为负值,结构能够稳定,吸附H2S气体后,Fe/SV-GN与Fe/DV-GN模型为化学吸附,未经Fe原子修饰的石墨烯表面(GN)与Fe/4N-GN模型为物理吸附。在可见光的能量范围内,经过Fe原子修饰后的三种模型吸附H2S气体后的光学性质均优于原始石墨烯。同时在红外区域,Fe/SV-GN模型的光学性质最优,在可见光区域,Fe/4N-GN模型的光学性质最优。 展开更多
关键词 H2S Fe原子 石墨烯 吸附 第一性原理
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利用金属Mn修饰提高石墨烯吸附有毒气体敏感性的理论计算研究
5
作者 岳远霞 罗磊 +1 位作者 朱洪强 杨英 《功能材料》 北大核心 2025年第6期6159-6166,共8页
为了研究NO,NO_(2),CO,H_(2)S,SO_(2)气体在Mn修饰的石墨烯表面的吸附行为,利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法模拟了其吸附过程,计算了吸附能、Mulliken分布、差分电荷密度、总电子电荷密度和恢复时间并与未经修... 为了研究NO,NO_(2),CO,H_(2)S,SO_(2)气体在Mn修饰的石墨烯表面的吸附行为,利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法模拟了其吸附过程,计算了吸附能、Mulliken分布、差分电荷密度、总电子电荷密度和恢复时间并与未经修饰石墨烯吸附性质进行了比较。结果表明,与未经修饰的石墨烯表面相比,Mn修饰的石墨烯表面对吸附的5种气体表现出了更高的敏感性。Mn原子修饰的含有一个C原子空位与两个C原子空位的石墨烯吸附NO,NO_(2),CO,H_(2)S,SO_(2)后,气体与基底之间形成了化学键,为化学吸附。同一吸附基底吸附能大小排序为:NO>NO_(2)>CO>SO_(2)>H_(2)S,吸附后电荷转移量大小排序为:NO_(2)>NO>CO>SO_(2)>H_(2)S。并且C空位的增加降低了Mn原子修饰的石墨烯表面与气体之间的相互作用。利用过渡态理论预测了室温下Mn原子修饰的石墨烯基底作为5种有毒气体的传感器的恢复时间,为基于石墨烯基底的有毒气体检测传感提供了理论支撑和实验指导。 展开更多
关键词 MN 石墨烯 吸附 有毒气体 第一性原理
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基于理论计算的无铅金属卤化物双钙钛矿太阳能电池性能分析
6
作者 卢辉东 彭化宇 +3 位作者 于乐 韩红静 潘孝军 周莲 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期106-116,共11页
无铅金属卤化物双钙钛矿由无毒元素组成、在空气中稳定且具有长的载流子寿命,铋基Cs_(2)MBiX_(6)(M=Cu、Ag、Au,X=Cl、Br、I)双钙钛矿具有优异光伏特性材料的物理性质。为分析不同无铅金属卤化物对电池性能的影响,采用第一性原理计算了C... 无铅金属卤化物双钙钛矿由无毒元素组成、在空气中稳定且具有长的载流子寿命,铋基Cs_(2)MBiX_(6)(M=Cu、Ag、Au,X=Cl、Br、I)双钙钛矿具有优异光伏特性材料的物理性质。为分析不同无铅金属卤化物对电池性能的影响,采用第一性原理计算了Cs_(2)AgBiI 6、Cs_(2)AuBiCl 6、Cs_(2)CuBiBr_(6)和Cs_(2)AgBiBr_(6)的稳定性、能带结构和光学性质。利用等效光学导纳法分析了由FTO/c-TiO 2/Cs_(2)MBiX_(6)/spiro-OMeTAD/Au组成的钙钛矿电池性能,计算了4种材料的吸收率、载流子收集效率、外量子效率,并与传统的甲脒铅碘进行了对比,分析了相应材料构成的太阳能电池的短路电流密度和伏安特性曲线。结果表明:吸收层厚度等于0.6μm时,以Cs_(2)AgBiI 6、Cs_(2)AuBiCl 6、Cs_(2)CuBiBr_(6)和Cs_(2)AgBiBr_(6)制备的钙钛矿太阳能电池短路电流密度分别为27.6、26.0、22.3和10.9 mA/cm^(2),对应开路电压为0.83、0.87、1.08和1.1 V,器件的光电转换效率依次是19.3%、16.6%、21.3%和10.9%。研究发现4种材料均具有良好的热力学稳定性、合适的带隙和可见光范围内(~10^(5)cm^(-1))的高吸收系数,由相应材料构成的电池具有优异的光电转换效率。 展开更多
关键词 第一性原理计算 电子结构 光电性质 钙钛矿太阳能电池
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自旋-轨道耦合作用下极化激元凝聚中的调制不稳定性
7
作者 陈海军 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第6期136-143,共8页
利用线性稳定性分析方法,对存在自旋-轨道耦合(SOS)作用的二维极化激元玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统中的调制不稳定性(MI)进行了研究.分析了组分内部,组分之间以及SOC相互作用对系统调制不稳定性的影响.结果显示,当系统内部不存在SOC作用... 利用线性稳定性分析方法,对存在自旋-轨道耦合(SOS)作用的二维极化激元玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)系统中的调制不稳定性(MI)进行了研究.分析了组分内部,组分之间以及SOC相互作用对系统调制不稳定性的影响.结果显示,当系统内部不存在SOC作用,组分之间的相互作用为0,组分内部存在排斥作用时,不会出现调制不稳定性,组分内部存在吸引作用时,会出现调制不稳定性,并且调制不稳定性区间长度随吸引作用的增强而增加;组分之间相互作用不为0时,组分之间的相互作用以平方形式出现,其正负不会对调制不稳定性产生实质性影响.存在SOC相互作用时,SOC相互作用会引起增益谱曲线的不规则振荡,破坏原来的调制不稳定性区间. 展开更多
关键词 极化激元凝聚 调制不稳定性 自旋-轨道耦合 双分量
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单层双面材料SnSSe的热输运特性及热电特性研究
8
作者 刘远超 关斌 +3 位作者 钟建斌 李耑 蒋旭浩 徐一帆 《郑州大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第6期83-90,共8页
基于密度泛函理论和声子玻尔兹曼输运理论,深入研究了单层双面材料SnSSe的热输运特性及热电特性。研究结果表明,300 K时单层SnSSe的热导率为23.6 W/(m·K),且随温度升高而降低;单层SnSSe为间接带隙半导体,其电子能带隙为1.59 eV,70... 基于密度泛函理论和声子玻尔兹曼输运理论,深入研究了单层双面材料SnSSe的热输运特性及热电特性。研究结果表明,300 K时单层SnSSe的热导率为23.6 W/(m·K),且随温度升高而降低;单层SnSSe为间接带隙半导体,其电子能带隙为1.59 eV,700 K时单层SnSSe在p型掺杂下的最优ZT值为1.66;改变应变能够影响单层SnSSe的带隙,进而调控单层SnSSe的热电性能。本研究可为基于单层双面材料SnSSe的热电器件设计提供理论参考。 展开更多
关键词 纳米材料 SnSSe 密度泛函理论 第一性原理 热电特性
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基于粒子-场表象理论对双壁碳纳米管嫁接嵌段聚合物刷体系的自组装模拟研究
9
作者 肖立勇 《化工新型材料》 北大核心 2025年第7期199-202,共4页
利用粒子-场表象理论,结合蒙特卡洛模拟方法对双壁碳纳米管嫁接嵌段聚合物刷体系进行计算模拟,通过计算模拟发现:(1)当双壁碳纳米管嫁接嵌段聚合物中A、B组分只存在相互排斥时,双壁碳纳米管中的嵌段聚合物将分层;(2)当双壁碳纳米管嫁接... 利用粒子-场表象理论,结合蒙特卡洛模拟方法对双壁碳纳米管嫁接嵌段聚合物刷体系进行计算模拟,通过计算模拟发现:(1)当双壁碳纳米管嫁接嵌段聚合物中A、B组分只存在相互排斥时,双壁碳纳米管中的嵌段聚合物将分层;(2)当双壁碳纳米管嫁接嵌段聚合物中A、B组分存在相互排斥,且A组分或B组分相容时,纳米管中会形成相应的纳米通道,且随着相容性增强,纳米通道更明显;(3)当嵌段聚合物刷的聚合度逐步增加时,其对应的纳米通道将从圆柱形向网状形过渡;(4)随着碳纳米管内壁半径的变化,其纳米通道空间变化很大并存在一个最优内壁半径。 展开更多
关键词 粒子-场表象 碳纳米管 聚合物 蒙特卡洛
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二维GaN中带电缺陷性质的第一性原理研究 被引量：1
10
作者 罗子江 毛淇 +3 位作者 陈志涛 李改 刘雪飞 王继红 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第4期147-155,共9页
带电缺陷形成能与电荷转移能级对探索材料中n-type或p-type掺杂具有重要指导意义.基于第一性原理方法,本文结合二维带电缺陷校正理论,将半局域泛函电荷转移能级有效转换到杂化泛函精度,对六方二维氮化镓(Hexagonal gallium nitride,h-_(... 带电缺陷形成能与电荷转移能级对探索材料中n-type或p-type掺杂具有重要指导意义.基于第一性原理方法,本文结合二维带电缺陷校正理论,将半局域泛函电荷转移能级有效转换到杂化泛函精度,对六方二维氮化镓(Hexagonal gallium nitride,h-_(Ga)N)12种n-type和p-type带电掺杂体系结构性质、磁学性质及缺陷性质进行系统研究.n-type体系包括C_(Ga),Si_(Ga),Ge_(Ga),O_(N),S_(N),Se_(N),p-type体系包括Be_(Ga),Mg_(Ga),Ca_(Ga),C_(N),Si_(N),Ge_(N),结果表明Ge_(Ga)和Be_(Ga)分别是n-type和p-type中最稳定缺陷.n-type体系最稳定价态为0和1+价,施主离子化能分布在低于导带底~0.4到~0.6 eV能量区间,表现为深施主能级特性,会捕获p型h-GaN中空穴,影响空穴导电率;p-type体系最稳定价态为1-,0(Ge_(N)除外),1+价,受主离子化能分布在高于价带顶~1.25到2.85 eV能量区间,表现为深受主能级特性,会捕获n(p)型h-GaN中电子(空穴),影响n(p)载流子导电率.研究结果表明,二维h-GaN体系很难通过单缺陷实现n或p-type掺杂,实验上需要考虑复合缺陷实现双极型掺杂. 展开更多
关键词 二维GaN 第一性原理 带电缺陷 理论计算
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非化学计量比氧化钨(WO_(3-x))催化甲烷氧化制甲醇反应的第一性原理研究 被引量：1
11
作者 秦纪龙 李向远 +2 位作者 张璐璐 刘建新 李瑞 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第8期1441-1453,共13页
甲烷氧化制甲醇的关键挑战在于催化剂对CH_(4)分子的高效活化。非化学计量比WO_(3-x)(0<3<x)催化甲烷氧化制甲醇的性能,并从物质结构、表面位点、甲烷氧化性能和电子性质等多个角度解析了过程机制。结果表明,WO_(2.72)催化剂的WO... 甲烷氧化制甲醇的关键挑战在于催化剂对CH_(4)分子的高效活化。非化学计量比WO_(3-x)(0<3<x)催化甲烷氧化制甲醇的性能,并从物质结构、表面位点、甲烷氧化性能和电子性质等多个角度解析了过程机制。结果表明,WO_(2.72)催化剂的WO端面由于较低的功函数、W 5d轨道与CH_(4)分子间的杂化作用,以及W原子态较强的供电子能力等因素,拥有较低的CH_(4)吸附自由能(-0.62 eV)和解离自由能(-0.07 eV),从而表现出较强的甲烷吸附和活化能力。本文研究为探索WO_(3-x)催化剂在甲烷氧化反应中的应用提供了理论指导。 展开更多
关键词 甲烷 光催化 WO_(3-x) 第一性原理 密度泛函理论
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镍基单晶高温合金元素掺杂对力学性能影响的第一性原理研究 被引量：3
12
作者 彭勃 陈银萍 +8 位作者 王彧 陈卉 史振学 宋洋 张逢洋 MATEO Carlos Garcia CARABALLO Isaac Toda 杨泽南 于皓 《航空材料学报》 北大核心 2025年第3期142-154,共13页
镍基单晶高温合金的力学性能和热稳定性在很大程度上取决于基体与强化相之间的界面。本工作采用密度泛函理论研究Co、Cr、Mo、W、Re和Ta合金元素对γ-Ni/γ′-Ni_(3)Al界面力学性能的影响规律。通过界面结构的收敛性分析,确定合理的计... 镍基单晶高温合金的力学性能和热稳定性在很大程度上取决于基体与强化相之间的界面。本工作采用密度泛函理论研究Co、Cr、Mo、W、Re和Ta合金元素对γ-Ni/γ′-Ni_(3)Al界面力学性能的影响规律。通过界面结构的收敛性分析,确定合理的计算模型层数。通过合金弹性性能的研究,发现Re和W元素在γ和γ′相中表现出最为显著的强化效果,其中Re元素使γ相杨氏模量和剪切模量分别提升27GPa和11GPa,使γ′相杨氏模量和剪切模量分别提升16GPa和6GPa;而Ta元素分别使γ和γ′相体模量增加21GPa和14GPa。界面拉伸性能的研究表明,Re元素掺杂体系具有最高的理想抗拉强度(约25GPa)和变形能(约1.84J·m^(-2)),合金元素对界面抗拉强度的强化效果由强到弱依次为Re>W>Cr>Mo>Ta>Co>未掺杂界面。通过对差分电荷密度和电子态密度分析,得到合金元素的强化作用归因于掺杂原子与最近邻主原子之间化学键强度的增加。电子轨道分布特征表明,合金元素通过维持局部结构稳定性来延缓界面断裂。这些研究结果为开发新型镍基单晶高温合金提供思路。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 γ/γ′界面 力学性能 电子结构 第一性原理计算
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基于第一性原理C-Cd掺杂ZnO的电子结构和光学性质的研究 被引量：1
13
作者 张善祥 李海侠 +2 位作者 于镇 吴浩伟 张巍钟 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期135-142,共8页
借助于计算材料科学和化学的计算机模拟软件Materials Studio,利用密度泛函理论下的第一性原理的计算方法,系统的计算研究了C、Cd单掺杂以及C和Cd共掺杂(不同浓度)ZnO的形成能、电子结构和光学性质.计算结果表明:单掺杂体系当中,C掺杂... 借助于计算材料科学和化学的计算机模拟软件Materials Studio,利用密度泛函理论下的第一性原理的计算方法,系统的计算研究了C、Cd单掺杂以及C和Cd共掺杂(不同浓度)ZnO的形成能、电子结构和光学性质.计算结果表明:单掺杂体系当中,C掺杂时形成能是正的,说明掺杂体系不易形成;共掺杂体系当中,所有掺杂体系的形成能均为负的,C-2Cd掺杂时形成能最低;与本征ZnO相比,所有掺杂体系的禁带宽度均有所降低,由于C元素的掺杂,禁带中产生杂质能级,减小电子跃迁所需要的能量;在光学性质方面,所有掺杂体系在低能区域的吸收图谱、介电函数虚部的峰值与本征ZnO相比均有所增大,且在低能区均发生红移,其中C-2Cd掺杂体系的红移程度最为明显且峰值最大.由此说明C和Cd共掺杂有望提高ZnO的光吸收率和光电转化效率,可以扩展其在光电器件领域中的应用. 展开更多
关键词 C-Cd共掺杂 第一性原理 密度泛函理论 电子结构 光学性质
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直接Z-型BAs/Ga_(2)SO范德华异质结光催化分解水研究 被引量：1
14
作者 许康 黄欣 杨志红 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第6期10-16,共7页
基于第一性原理计算,系统研究了BAs/Ga_(2)SO异质结的光催化分解水性能.结果表明:BAs/Ga_(2)SO异质结具有良好的热力学稳定性并表现出交错的能带排列方式,带隙值为0.73 eV,界面处存在从BAs指向Ga_(2)SO的内建电场使其形成了直接Z-型异质... 基于第一性原理计算,系统研究了BAs/Ga_(2)SO异质结的光催化分解水性能.结果表明:BAs/Ga_(2)SO异质结具有良好的热力学稳定性并表现出交错的能带排列方式,带隙值为0.73 eV,界面处存在从BAs指向Ga_(2)SO的内建电场使其形成了直接Z-型异质结,能够有效分离光生电子-空穴对.另外,异质结的带边位置可以跨越水的氧化还原电位,析氢反应发生在BAs侧而析氧反应发生在Ga_(2)SO侧.最后,基于吉布斯自由能变化计算,发现在有光照时,析氢和析氧反应在BAs/Ga_(2)SO异质结表面可自发进行.以上结果表明BAs/Ga_(2)SO异质结是有潜力的光催化分解水材料. 展开更多
关键词 第一性原理计算 直接Z型异质结 光催化分解水 吉布斯自由能
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纳米多孔铜银双金属的制备及其SERS性能 被引量：1
15
作者 吴琳 张玲 潘登 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期134-142,共9页
纳米多孔双金属不仅具有独特的三维纳米结构,还可提供双金属协同光学特性,成为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)的良好候选材料.以锆铜银非晶合金为前驱体,采用脱合金工艺制备纳米多孔铜银双金属SERS基底.具... 纳米多孔双金属不仅具有独特的三维纳米结构,还可提供双金属协同光学特性,成为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)的良好候选材料.以锆铜银非晶合金为前驱体,采用脱合金工艺制备纳米多孔铜银双金属SERS基底.具有均匀纳米孔隙的基底表现出优异的SERS性能,对罗丹明6G(rhodamine 6G,R6G)和结晶紫(crystal violet,CV)的检测限分别达到10^(−16)和10^(−10) mol/L.同时,所制备基底具有良好的均匀性和稳定性.简单、高效、低成本纳米多孔铜银的制备为高性能SERS基底的实现提供了新思路. 展开更多
关键词 表面增强拉曼散射 纳米多孔铜银双金属 超灵敏检测
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基于第一性原理研究空位缺陷对单层二硫化钨光学性质的影响
16
作者 尹开慧 朱洪强 +7 位作者 吴泽邦 罗磊 谭毅 辜永红 岳远霞 杨英 冯庆 贾伟尧 《功能材料》 北大核心 2025年第8期8159-8163,共5页
利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,研究了空位缺陷对单层二硫化钨光学性质的影响,计算了单层二硫化钨含单个硫原子缺陷(Vs)、两个硫原子缺陷(Vs_(2))和单个钨原子缺陷(Vw)的功函数、电荷密度、能带结构、电子态... 利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,研究了空位缺陷对单层二硫化钨光学性质的影响,计算了单层二硫化钨含单个硫原子缺陷(Vs)、两个硫原子缺陷(Vs_(2))和单个钨原子缺陷(Vw)的功函数、电荷密度、能带结构、电子态密度和光学性质。计算结果表明,引入3种缺陷的单层二硫化钨功函数、带隙值均降低。材料表面电荷在空位缺陷处发生不同程度的聚集,且材料表面对电子的束缚能力减弱,带隙类型均由直接带隙转变为间接带隙。在可见光范围内,3种缺陷的引入均能不同程度地提高单层二硫化钨的光学性能,其中Vs_(2)的效果最佳。Vs_(2)的介电函数虚部、吸收系数和反射率峰值较本征单层二硫化钨的峰值分别提高了1.82、1.47和1.48倍。研究通过引入缺陷提高了单层二硫化钨在可见光范围内的光学性能,为该材料在光学传感领域的运用提供了理论支持。 展开更多
关键词 第一性原理 单层二硫化钨 空位缺陷 光学性质
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Ta-W/Hf合金的结构稳定性及力学性质的第一性原理计算
17
作者 周少兰 李忠盛 +4 位作者 丛大龙 韦禹 詹青青 赵子鹏 冉旭东 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期135-144,共10页
Ta-W/Hf合金具有高熔点、高密度、高延展性等性质,在核电、武器装备等关键零部件中发挥着重要作用,本研究基于密度泛函理论的第一性原理方法,构建不同掺杂含量下的Ta-W/Hf合金模型,计算Ta-W/Hf的晶格常数、结合能、弹性常数、弹性模量... Ta-W/Hf合金具有高熔点、高密度、高延展性等性质,在核电、武器装备等关键零部件中发挥着重要作用,本研究基于密度泛函理论的第一性原理方法,构建不同掺杂含量下的Ta-W/Hf合金模型,计算Ta-W/Hf的晶格常数、结合能、弹性常数、弹性模量、泊松比、维氏硬度、电子态密度等性质参数,分析W、Hf掺杂元素对Ta合金稳定性及力学性能的影响.结果表明:Ta-W合金的晶格常数、弹性常数、体模量、杨氏模量、剪切模量均随着W含量的增加而增加;然而Ta-Hf合金的相关性质参数变化趋势则相反.同时,结合能及电子态密度结果表明Ta-W合金的稳定性与W含量呈正相关;Ta-Hf合金的稳定性随着Hf含量的增加而降低,但Hf的添加对Ta合金的各向异性趋势变化影响显著,且Hf可以明显提高Ta合金的韧性. 展开更多
关键词 Ta-W/Hf合金 第一性原理 结构稳定 力学性质
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三维/二维卤化物钙钛矿异质结的制备及性能优化研究进展
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作者 贺圣荣 邢军 +2 位作者 姚晓龙 马小曼 李鹏 《物理学进展》 北大核心 2025年第4期169-194,共26页
卤化物钙钛矿材料因其在光电转换效率上的显著优势而成为新能源领域的研究热点,而三维(3D)/二维(2D)钙钛矿异质结更因其独特的能带结构和灵活可调控的载流子行为的优势而备受关注。本文聚焦3D/2D卤化物钙钛矿异质结的可控制备及性能优... 卤化物钙钛矿材料因其在光电转换效率上的显著优势而成为新能源领域的研究热点,而三维(3D)/二维(2D)钙钛矿异质结更因其独特的能带结构和灵活可调控的载流子行为的优势而备受关注。本文聚焦3D/2D卤化物钙钛矿异质结的可控制备及性能优化的研究领域,首先综述了3D/2D钙钛矿异质结的概念、优势及常规制备方法,包括固–液后旋涂法、固–气气相沉积法以及固–固反应等常规制备方法;然后探讨了通过界面工程、材料工程和器件结构优化等策略来提升3D/2D钙钛矿异质结性能的有效方法;接下来,概述并评估了3D/2D异质结在太阳能电池和光电探测器领域的最新研究应用进展;最后,我们讨论了3D/2D钙钛矿异质结当前面临的稳定性和环境适应性等挑战,并系统展望了3D/2D钙钛矿异质结研究的未来发展趋势,旨在为实现其在光电领域的广泛应用提供可行性思路和优化方案。 展开更多
关键词 卤化物钙钛矿 三维/二维异质结 性能优化 太阳能电池 光电探测器
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ε-Ga_(2)O_(3)晶体及其本征缺陷的第一性原理研究
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作者 郭满意 吴佳兴 +4 位作者 杨帆 王超 王艳杰 迟耀丹 杨小天 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期212-218,共7页
为了探究本征缺陷导电特性,本文采用第一性原理计算方法对ε-Ga_(2)O_(3)进行计算。首先计算ε-Ga 2O 3的晶格常数、能带间隙、态密度和能带结构,然后计算含有多种本征缺陷的ε-Ga_(2)O_(3)的态密度和能带结构,分析了它们的电学性质。... 为了探究本征缺陷导电特性,本文采用第一性原理计算方法对ε-Ga_(2)O_(3)进行计算。首先计算ε-Ga 2O 3的晶格常数、能带间隙、态密度和能带结构,然后计算含有多种本征缺陷的ε-Ga_(2)O_(3)的态密度和能带结构,分析了它们的电学性质。计算结果表明:ε-Ga_(2)O_(3)为直接带隙半导体,禁带宽度为4.26 eV,光吸收系数峰值在80 nm左右,在450 nm处接近零。在本征缺陷中,不同点位Ga空位缺陷使ε-Ga_(2)O_(3)呈现出p型导电特性,不同点位O空位缺陷没有改变ε-Ga_(2)O_(3)的导电特性;O取代Ga之后,ε-Ga_(2)O_(3)呈现p型导电特性;Ga取代O之后,ε-Ga_(2)O_(3)呈现n型导电特性;引入O填隙的ε-Ga_(2)O_(3)的导电特性没有变化;Ga填隙时ε-Ga_(2)O_(3)呈现n型导电特性。 展开更多
关键词 ε-Ga_(2)O_(3)晶体 态密度 能带结构 导电特性 第一性原理 密度泛函理论
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Al/In掺杂与β-Ga_(2)O_(3)(100)面孪晶相互作用的第一性原理研究
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作者 李琪 付博 +5 位作者 余博文 赵昊 林娜 贾志泰 赵显 陶绪堂 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第3期371-377,I0002,共8页
β-Ga_(2)O_(3)作为新一代超宽禁带半导体,在高功率器件及日盲探测器件等方面极具应用价值,近年来受到了研究者们的广泛关注。然而,β-Ga_(2)O_(3)单斜晶格的低对称性导致其面缺陷的形成能具有各向异性,其中(100)面孪晶的形成能较低,且... β-Ga_(2)O_(3)作为新一代超宽禁带半导体,在高功率器件及日盲探测器件等方面极具应用价值,近年来受到了研究者们的广泛关注。然而,β-Ga_(2)O_(3)单斜晶格的低对称性导致其面缺陷的形成能具有各向异性,其中(100)面孪晶的形成能较低,且在β-Ga_(2)O_(3)中广泛存在。为探索β-Ga_(2)O_(3)(100)面孪晶的调控方案及其机理,本文基于第一性原理计算,探讨了β-Ga_(2)O_(3)中Al/In掺杂与(100)面孪晶之间的相互作用。对Al/In掺杂的β-Ga_(2)O_(3)(100)面孪晶体系的结构、能量和电子特性分析表明,Al/In取代孪晶体系中的Ga原子会对(100)面孪晶的形成能造成显著影响。其中,在本研究的结构体系中,Al的掺入始终会提高(100)面孪晶的形成能,且不会显著改变带隙或移动带边、不会在带隙中产生额外的杂质能级。因此,Al/In掺杂被预测为β-Ga_(2)O_(3)(100)面孪晶的一种潜在调控方案,适当的Al/In掺杂有助于抑制(100)面孪晶的形成,从而获得高质量的β-Ga_(2)O_(3)晶体。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) 孪晶界 掺杂 结构性质 电学性质 第一性原理
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