第一原理方法在材料科学中的应用 被引量：13

1

作者 严辉 杨巍 +1 位作者 宋雪梅 吕广宏 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期210-213,共4页

为了从理论上阐明材料结构与其特性的关系,应用第一原理方法计算材料的电子状态,可以获得材料的特征参数,从而能够表征、预测甚至设计材料的结构与性能.选择密度泛函理论和基于第一原理的赝势方法,计算得到了Al、Si、BN等的晶格常数、... 为了从理论上阐明材料结构与其特性的关系,应用第一原理方法计算材料的电子状态,可以获得材料的特征参数,从而能够表征、预测甚至设计材料的结构与性能.选择密度泛函理论和基于第一原理的赝势方法,计算得到了Al、Si、BN等的晶格常数、体弹性模量、电子密度分布和能带结构,并介绍了这些基态物理性质在材料科学中成功应用的典型事例. 展开更多

关键词 第一原理 密度泛函理论 赝势 材料科学

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N掺杂p-型ZnO的第一性原理计算 被引量：39

2

作者 陈琨 范广涵 +1 位作者 章勇 丁少锋 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第1期61-66,共6页

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了纤锌矿ZnO和N掺杂p-型ZnO晶体的电子结构,分析了N掺杂p-型ZnO晶体的能带结构、电子态密度、差分电荷分布以及H原子和N2分子对p-型掺杂ZnO的影响.

关键词 密度泛函理论 第一性原理 超软赝势方法 N掺杂纤锌矿ZnO

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硫团簇S_n(n=2～8)结构的朗之万分子动力学计算(英文) 被引量：7

3

作者 白玉林 陈向荣 +1 位作者 杨向东 芦鹏飞 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2003年第12期1102-1107,共6页

引入第一原理密度泛函理论,即赝势密度泛函在实空间的有限差分方法和朗之万分子动力学退火技术,对硫团簇Sn(n=2～8)的结构等进行了计算.结果表明,S3,S4,S5,S6,S7和S8的结构对应为C2v,D2h,信封式Cs,D3d(或船式C2v),椅式Cs和D4d的对称结构... 引入第一原理密度泛函理论,即赝势密度泛函在实空间的有限差分方法和朗之万分子动力学退火技术,对硫团簇Sn(n=2～8)的结构等进行了计算.结果表明,S3,S4,S5,S6,S7和S8的结构对应为C2v,D2h,信封式Cs,D3d(或船式C2v),椅式Cs和D4d的对称结构,其结构参数与有实验数据的S2和S6-8吻合较好.从平均原子结合能看,原子数目越多,硫团簇越为稳定. 展开更多

关键词 硫团簇 SN 对称结构 结构参数 朗之万分子动力学 计算 退火技术 赝势密度泛函

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MgH_2-Ti体系解氢能力的第一原理计算 被引量：6

4

作者 周惦武 彭平 刘金水 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1403-1410,共8页

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了不同含量的Ti固溶于镁氢化合物(MgH2)中形成(MgTi)H2,析出TiH2相形成TiH2/MgH2相界的能量与电子结构。负合金形成热的计算结果表明:对MgH2进行Ti合金化,体系相结构的稳定性变差,Ti... 采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了不同含量的Ti固溶于镁氢化合物(MgH2)中形成(MgTi)H2,析出TiH2相形成TiH2/MgH2相界的能量与电子结构。负合金形成热的计算结果表明:对MgH2进行Ti合金化,体系相结构的稳定性变差,Ti在MgH2中固溶以及TiH2/MgH2相界的存在均有利于MgH2解氢能力的增强。电子态密度(DOS)与电子密度的进一步分析发现:合金化体系解氢能力增强的主要原因在于Mg—H之间的成键作用较弱,以及Ti诱导费米能级EF处电子密度N(EF)的增加和EF附近HOMO-LU-MO能隙ΔEH-L的变窄甚至消失。 展开更多

关键词 MgH2 赝势平面波 解氢能力 电子结构

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小碳团簇结构的从头算分子动力学模拟(英文) 被引量：8

5

作者 周晓林 宗江琴 +2 位作者 白玉林 程艳 杨向东 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期457-460,共4页

引入第一原理密度泛函理论,即赝势密度泛函在实空间的有限差分方法和朗之万分子动力学退火技术,对碳团簇Cn(n=2-8)的基态结构进行了理论计算,所得结果与其他作者的计算结果及实验数据吻合较好。

关键词 赝势密度泛函理论 朗之万分子动力学 退火技术 碳团簇

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L1_0-TiAl基本物性的计算与比较研究 被引量：4

6

作者 陈律 彭平 韩亚利 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期47-51,共5页

为了从理论上进一步揭示L10型TiAl金属间化合物的本征物性,采用第一原理赝势平面波方法,计算了L10型TiAl金属间化合物的平衡晶格常数、合金结合能、形成热、弹性常数以及点缺陷形成能,并与其他计算方法和实验测试的结果进行了比较.点缺... 为了从理论上进一步揭示L10型TiAl金属间化合物的本征物性,采用第一原理赝势平面波方法,计算了L10型TiAl金属间化合物的平衡晶格常数、合金结合能、形成热、弹性常数以及点缺陷形成能,并与其他计算方法和实验测试的结果进行了比较.点缺陷形成能的分析结果表明,富Ti合金易出现Ti反位缺陷,富Al合金易出现Al反位缺陷;双空位形成能的分析结果表明,Ti-Ti最近邻双空位形成能最低,表明这种Ti-Ti最近邻双空位最稳定.基于晶体总电子态密度与各原子分波态密度等电子结构信息,对上述计算结果进行了初步分析. 展开更多

关键词 TIAL合金 电子结构 赝势平面波方法

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晶体Si能带的密度泛函及第一性原理计算 被引量：3

7

作者 郭连权 刘嘉慧 +4 位作者 宋开颜 张金虎 马贺 武鹤楠 李大业 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2009年第3期296-298,305,共4页

针对晶体Si在二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路中的应用与其能带结构密切相关的问题,采用密度泛函理论及第一性原理的赝势平面波方法,从理论上计算了晶体Si的电子能带.计算结果表明:Si的晶格常数为0.540 nm,与实验参考值相吻合;其... 针对晶体Si在二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路中的应用与其能带结构密切相关的问题,采用密度泛函理论及第一性原理的赝势平面波方法,从理论上计算了晶体Si的电子能带.计算结果表明:Si的晶格常数为0.540 nm,与实验参考值相吻合;其价带宽度为11.80 eV,导带宽度为9.58 eV,该结果与其他学者用OPW方法所计算的结果相符合;价带与导带之间的禁带宽度为0.80 eV,进一步说明了Si是良好的半导体材料. 展开更多

关键词 晶体Si 半导体 能带 禁带宽度 密度泛函 第一性原理 赝势 Abinit软件

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LiCoO_2的体态几何与电子结构的理论研究 被引量：2

8

作者 胡利云 杨琪 +1 位作者 嵇英华 欧阳楚英 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2004年第6期518-524,共7页

采用基于局域密度泛函理论和第一性原理赝势法 ,选择GGA交换关联势 ,使用自洽投影缀加平面波方法 ,对锂离子电池正极材料LiCoO2 的原子几何结构与电子结构进行了理论研究 .给出了其结构———总体态密度与分波态密度、电荷密度分布以及... 采用基于局域密度泛函理论和第一性原理赝势法 ,选择GGA交换关联势 ,使用自洽投影缀加平面波方法 ,对锂离子电池正极材料LiCoO2 的原子几何结构与电子结构进行了理论研究 .给出了其结构———总体态密度与分波态密度、电荷密度分布以及能带结构等 ,并对三种超晶胞模型进行了简要对比研究 .计算结果表明 :三种模型在计算上是等价的 ;完全驰豫后所得的晶体结构、晶格常数。 展开更多

关键词 电子结构 自洽 能带结构 等价 赝势 密度泛函理论 第一性原理 几何 计算结果 理论研究

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MgH_2-X(X=Si,Ge,Sn,Pb)体系解氢能力的第一原理计算 被引量：1

9

作者 周惦武 刘金水 +1 位作者 张健 彭平 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期85-89,共5页

采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,研究了MgH2-X(X=Si,Ge,Sn,Pb)合金化体系的能量、几何与电子结构.负形成热的计算发现:合金化元素X在镁氢化合物(MgH2)中少量固溶时,体系相结构稳定性变差,预示着解氢能力得到改善.电子态... 采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,研究了MgH2-X(X=Si,Ge,Sn,Pb)合金化体系的能量、几何与电子结构.负形成热的计算发现:合金化元素X在镁氢化合物(MgH2)中少量固溶时,体系相结构稳定性变差,预示着解氢能力得到改善.电子态密度(DOS)与电子密度的进一步分析发现:镁氢化合物X合金化后,X与其周围的H原子相互作用不明显,而Mg-H之间的成键作用减弱.体系Ge合金化解氢能力增强的理论计算与实验结果一致,预测Si,Sn,Pb少量固溶于MgH2能提高体系的解氢能力. 展开更多

关键词 赝势平面波 镁氢化合物 合金形成热 电子结构

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LiTaO_3晶体高压结构相变的理论研究 被引量：1

10

作者 李俊 周显明 +1 位作者 梁万珍 经福谦 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期641-646,共6页

利用基于密度泛函理论的平面波赝势结合局域密度近似的从头算方法，计算了LiTaO3晶体在0～200GPa压力范围内的冷压曲线（P—V／V0）和零温焓，以研究它的高压结构相变．参照同构体UNTO3的高压相结构，对LiTaO3的菱形相（R3c对称群，室... 利用基于密度泛函理论的平面波赝势结合局域密度近似的从头算方法，计算了LiTaO3晶体在0～200GPa压力范围内的冷压曲线（P—V／V0）和零温焓，以研究它的高压结构相变．参照同构体UNTO3的高压相结构，对LiTaO3的菱形相（R3c对称群，室温大气压结构）和正交相（Pbnm对称群）进行计算．结果表明，菱形相压缩线与低压冲击实验数据和静压结果符合较好，而正交相压缩线与扣除热压贡献的高压冲击实验数据相符；正交相更难压缩且各轴向的压缩率不同，对应的常态密度比菱形相高约24％．理论预测的相变起始压力约为23GPa．由此可见LiTaO3的冲击高压相具有正交对称性，与LiNbO3的室温高压相类似． 展开更多

关键词 LITAO3晶体 高压相变 密度泛函理论 平面波赝势 局域密度近似

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GPU集群下第一原理非局部映射势能计算

11

作者 付继芸 贾伟乐 +3 位作者 曹宗雁 王龙 叶煌 迟学斌 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第6期1540-1543,1552,共5页

平面波赝势密度泛函(PWP-DFT)计算是材料计算中应用最广泛的方法,其中映射计算是PWP-DFT方法求解自洽迭代中重要的一部分。针对映射势能计算成为软件加速的瓶颈,提出了针对该部分的图形处理器(GPU)加速算法,其中考虑GPU的特点:1)使用了... 平面波赝势密度泛函(PWP-DFT)计算是材料计算中应用最广泛的方法,其中映射计算是PWP-DFT方法求解自洽迭代中重要的一部分。针对映射势能计算成为软件加速的瓶颈,提出了针对该部分的图形处理器(GPU)加速算法,其中考虑GPU的特点:1)使用了新的并行机制求解非局部映射势能;2)重新设计了数据分布结构;3)减少内存的使用;4)提出了一种解决算法中数据相关问题的方法。最终获得了18～57倍加速,使每步分子动力学模拟最终降为12 s。详细分析了该模块在GPU平台上的测试时间,同时对该算法在GPU集群上的计算瓶颈进行了讨论。 展开更多

关键词 第一性原理 密度泛函理论 赝势平面波 非局部映射势能 GPU加速

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Ultra-Mat:基于平面波的第一原理异构计算软件

12

作者 贾伟乐 曹宗雁 +3 位作者 王龙 迟学斌 高卫国 汪林望 《计算机科学与探索》 CSCD 2014年第7期769-777,共9页

基于平面波的第一原理计算方法是目前材料科学中最常用的方法,但传统的CPU并行计算遇到可扩展性瓶颈,无法改善其求解的绝对速度。系统地介绍了利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)加速技术开发的大规模第一原理材料计算软件:Ul... 基于平面波的第一原理计算方法是目前材料科学中最常用的方法,但传统的CPU并行计算遇到可扩展性瓶颈,无法改善其求解的绝对速度。系统地介绍了利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)加速技术开发的大规模第一原理材料计算软件:Ultra-Mat。该软件对第一原理平面波算法进行了系统的算法设计和软件实现:(1)通过采用并行方案,实现了快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)的GPU局部操作;(2)设计了基于数据压缩的混合精度算法,显著减少了电子结构计算部分的MPI(message passing interface)通信;(3)完成了逾90%代码的GPU实现,目的是最大限度地减少中间流程,以避免CPU-GPU切换引发的数据传输,这是GPU应用中公认的性能瓶颈。测试结果显示Ultra-Mat具有很好的计算性能,对于512原子的GaAs系统,在电子结构计算部分,使用256 GPU卡相比4096 CPU核心有18倍的加速。 展开更多

关键词 图形处理器(GPU) 第一性原理 平面波贋势密度泛函

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配位不饱和双核钨羰基-亚硝基化合物W_2(NO)_2(CO)_n(n=8,7)的量子化学计算 被引量：1

13

作者 陈立旻 尹姣 封学军 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第4期499-504,共6页

双核钨羰基-亚硝基化合物W2(NO)2(CO)n(n=8,7)在BP86和MPW1PW91理论水平下优化出9个相对稳定的异构体。得到的W2(NO)2(CO)8和W2(NO)2(CO)7基态分别具有D4d和C1的对称性,均含有2个端亚硝基。比较W2(NO)2(CO)n(n=8,7)与其等电子体Re2(CO)n... 双核钨羰基-亚硝基化合物W2(NO)2(CO)n(n=8,7)在BP86和MPW1PW91理论水平下优化出9个相对稳定的异构体。得到的W2(NO)2(CO)8和W2(NO)2(CO)7基态分别具有D4d和C1的对称性,均含有2个端亚硝基。比较W2(NO)2(CO)n(n=8,7)与其等电子体Re2(CO)n(n=10,9),发现W2(NO)2(CO)n(n=8,7)的低能构型和前人预测的Re2(CO)n+2的低能构型类似。 展开更多

关键词 密度泛函理论 钨 羰基-亚硝基配合物 赝势基组

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双核金属钌羰基-亚硝基配位化合物Ru_2(NO)_2(CO)_n(n=8,7,6,5)的量子化学计算

14

作者 尹姣 陈立旻 封学军 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2012年第1期118-126,共9页

采用BP86和MPW1PW91两种密度泛函理论方法对双核金属钌羰基-亚硝基配位化合物Ru2(NO)2(CO)n(n=8,7,6,5)进行了量子化学理论计算,优化后得到了19个单态和三态异构体,讨论了它们的结构和键的性质。得到的Ru2(NO)2(CO)8,Ru2(NO)2(CO)7,Ru2(... 采用BP86和MPW1PW91两种密度泛函理论方法对双核金属钌羰基-亚硝基配位化合物Ru2(NO)2(CO)n(n=8,7,6,5)进行了量子化学理论计算,优化后得到了19个单态和三态异构体,讨论了它们的结构和键的性质。得到的Ru2(NO)2(CO)8,Ru2(NO)2(CO)7,Ru2(NO)2(CO)6和Ru2(NO)2(CO)5的基态分别是C2v,C1,C2v和C1构型的单态。将Ru2(NO)2(CO)n(n=7,6,5)与同族铁的配合物Fe2(NO)2(CO)n(n=7,6,5)进行比较,发现二者的稳定构型特点不一致。 展开更多

关键词 密度泛函理论 钌 羰基-亚硝基配合物 赝势基组

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