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X_(2)(PO_(4))_(2)(X=Ba、Pb)和XPO_(4)(X=Y、Bi)中阳离子对结构框架影响及双折射率来源研究 被引量：1
1
作者 王云杰 和志豪 +1 位作者 丁家福 苏欣 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期85-94,共10页
基于密度泛函理论对P—O配位四面体与Y、Ba、Pb和Bi构成的Ba3(PO_(4))2、Pb3(PO_(4))2、BiPO_(4)和YPO_(4)的几何结构、电子结构、光学性质进行系统探究。研究表明,通过金属原子替换可以改变化合物结构框架,从而调节其带隙及光学性能,... 基于密度泛函理论对P—O配位四面体与Y、Ba、Pb和Bi构成的Ba3(PO_(4))2、Pb3(PO_(4))2、BiPO_(4)和YPO_(4)的几何结构、电子结构、光学性质进行系统探究。研究表明,通过金属原子替换可以改变化合物结构框架,从而调节其带隙及光学性能,为设计综合性能优异的材料提供了一条有效途径。Ba3(PO_(4))2、Pb3(PO_(4))2、BiPO_(4)和YPO_(4)均为间接带隙化合物且都具有较宽的带隙,带隙依序为5.188、3.879、3.870和4.886 eV;由Mulliken布居分析可知Ba、Pb、Bi和Y与O键合形成O—X(X=Ba、Pb、Bi和Y)键,其键长相近并呈现较强离子键性质。四种化合物的导带底为金属阳离子的最外层轨道所占据,价带顶的主要贡献者是O-2p轨道,O原子的2p轨道还在费米能级附近表现出较强的局域性,P-3p轨道与O的2p轨道成键,P—O表现为强的共价键。Ba3(PO_(4))2、Pb3(PO_(4))2、BiPO_(4)和YPO_(4)四种晶体的双折射率分别为0.0037、0.0270、0.0590和0.1490,其中BiPO_(4)和YPO_(4)的双折射率和各向异性在四种体系中较大,这是因为不同阳离子导致不对称的晶体结构框架产生。 展开更多
关键词 磷酸盐晶体 第一性原理 电子结构 双折射率 带隙
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含d^(10)电子构型钨酸盐结构与性能关系的第一性原理研究
2
作者 崔健 和志豪 +4 位作者 丁家福 王云杰 万俯宏 李佳郡 苏欣 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期841-849,共9页
本文基于第一性原理方法对比研究了钨酸盐TMWO4(TM=Zn、Cd、Hg)的电子结构和光学性质。研究结果表明,ZnWO_(4)、CdWO_(4)和HgWO_(4)三种钨酸盐的带隙均为直接带隙,带隙宽度分别为2.579、2.081和2.538 eV。三种钨酸盐价带顶部主要由O-2p... 本文基于第一性原理方法对比研究了钨酸盐TMWO4(TM=Zn、Cd、Hg)的电子结构和光学性质。研究结果表明,ZnWO_(4)、CdWO_(4)和HgWO_(4)三种钨酸盐的带隙均为直接带隙,带隙宽度分别为2.579、2.081和2.538 eV。三种钨酸盐价带顶部主要由O-2p态贡献,由于杂化效应,O-2p态和W-5d态共同组成导带底部。键布居数和电子局域函数表明,存在两种W-O键,W-O1长键为离子键,W-O2短键为共价键,金属阳离子(Zn、Cd、Hg)与O原子形成离子键。同种钨酸盐在不同方向上的介电函数都表现出差异,较大的Δε对双折射率Δn有积极的影响。随着d10电子构型金属阳离子的半径增大,钨酸盐的双折射率减小,在1 064 nm处ZnWO_(4)、CdWO_(4)和HgWO_(4)的双折射率分别为0.192、0.187和0.078,其中ZnWO_(4)和CdWO_(4)的双折射率和各向异性在三种体系中较大。 展开更多
关键词 钨酸盐 第一性原理 电子结构 光学性质 双折射率
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高浓度氯化钠水溶液的微观结构与析出晶体之间关系的研究
3
作者 白世玉 赵兴宇 +2 位作者 林佳玮 权国强 王丽娜 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第4期700-707,共8页
为了探究无机电解质水溶液的微观结构与析出晶体之间的关系,本文对高浓度氯化钠水溶液进行了分子动力学模拟研究,并结合低浓度氯化钠水溶液及氯化钾水溶液的结果进行了讨论。离子团簇的分析结果表明电解质水溶液析出的晶体在组成和几何... 为了探究无机电解质水溶液的微观结构与析出晶体之间的关系,本文对高浓度氯化钠水溶液进行了分子动力学模拟研究,并结合低浓度氯化钠水溶液及氯化钾水溶液的结果进行了讨论。离子团簇的分析结果表明电解质水溶液析出的晶体在组成和几何关系上都与溶液中的离子团簇是对应的,说明溶液能够析出的晶体的组成方式和几何结构已经存在于母相溶液之中,析出的晶体与溶液的微观结构具有对应关系。径向分布函数、离子间距和瞬态图像的结果显示,高浓度氯化钠水溶液中只存在着直接接触离子对和部分间隔离子对,分别对应于Na^(+)-Cl^(-)径向分布函数上的第一峰和第二峰。与低浓度氯化钠水溶液相比,直接接触离子对的比例显著提高,而部分间隔离子对的比例则大幅下降,完全间隔离子对消失,表明溶液中离子间的结合方式会随浓度发生转变;离子间结合方式的变化是导致溶液微观结构及所析出晶体结构变化的原因。溶液中水分子构成的纯水团簇和Na^(+)与Cl^(-)构成的离子团簇的存在,说明高浓度的氯化钠水溶液中具有自聚集效应。本文的结果将为溶液析晶与结晶过程的理解及溶液微观结构的认知提供启发。 展开更多
关键词 溶液析晶 氯化钠水溶液 离子团簇 微观结构 分子动力学模拟
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三元混晶AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)的电子结构和力学性质的第一性原理研究
4
作者 白雪 文杜林 +2 位作者 王云杰 苟杰 苏欣 《材料导报》 北大核心 2025年第12期225-229,共5页
为深入研究As取代AlP晶体中P之后体系的电子结构和力学性能,基于密度泛函第一性原理,本工作系统地比较了半导体材料AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)在不同掺杂浓度下的电子结构和力学性能。对数据的分析... 为深入研究As取代AlP晶体中P之后体系的电子结构和力学性能,基于密度泛函第一性原理,本工作系统地比较了半导体材料AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)在不同掺杂浓度下的电子结构和力学性能。对数据的分析表明,通过调整As原子浓度可以优化电子结构和力学性能,这有助于新型半导体材料的开发。无论AlP_(1-x)As_(x)(x=0,0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75,0.875,1)晶体的浓度如何,化合物内部键的强共价性都极大地促进了结构的稳定性。这对实验化合物合成的理论指导具有重要意义。 展开更多
关键词 掺杂 三元混晶 电子结构 力学性质 第一性原理
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细胞内RNA与RNA结合蛋白的动态相分离模拟
5
作者 郭秀珍 王书恒 +1 位作者 李康睿 赵新军 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期197-211,共15页
细胞内生物大分子相分离在生理与疾病中发挥重要作用.首先基于扩散动力学、Hill动力学,提出了一种细胞内核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)与RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)的动态相分离理论.基于扩散动力学模型,获得了RNA与RBP... 细胞内生物大分子相分离在生理与疾病中发挥重要作用.首先基于扩散动力学、Hill动力学,提出了一种细胞内核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)与RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)的动态相分离理论.基于扩散动力学模型,获得了RNA与RBPs多相(多种相、多重相)分离特性.研究发现,细胞内RNA与RBP的动态多相分离机制,主要源于RNA与RBP生化反应相互作用以及特定的扩散性.通过生化反应相互作用,以不同速率扩散的RNA与RBP通过结合域结合反应,使得扩散较快的RNA、RBP反应聚集,形成扩散较慢的RNA-RBP复合物.由生化反应作用导致的RNA与RBP间的扩散关联,致使RNA与RBP形成多种、多重凝聚相.RNA与RBP生化反应的周期振荡,会形成振荡传播波(类似化学波),波动性会导致RNA与RBP浓度空间分布不均形成凝聚相,表明了RNA与RBP凝聚相形成与相分离的耗散结构特性.可以预测,RNA与RBPs的相分离不仅源自于扩散效应、溶解度的改变,还与RNA与RBP生化反应的周期振荡相关.结合平均场理论,获得了扩散系数与Flory相互作用参数的对应关系,不仅深刻理解体系中多种相互作用与扩散性的联系,而且更全面揭示了RNA与RBP多相分离的物理本质.研究结果符合实验观测,可为后续研究及应用提供参考. 展开更多
关键词 非平衡态 多相分离 扩散动力学 平均场理论 耗散结构
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A_(3)PO_(4)(A=Li,Na,K,Rb,Cs)电子结构与光学性质的第一性原理研究 被引量：5
6
作者 王云杰 文杜林 苏欣 《人工晶体学报》 北大核心 2024年第1期123-131,共9页
基于密度泛函理论对P-O配位多面体与不同阳离子构成的系列化合物A_(3)PO_(4)(A=Li,Na,K,Rb,Cs)的几何结构、电子结构、光学性质进行系统探究。研究表明通过碱金属原子替换可以改变结构框架,从而调节系列化合物的带隙及光学性能,为设计... 基于密度泛函理论对P-O配位多面体与不同阳离子构成的系列化合物A_(3)PO_(4)(A=Li,Na,K,Rb,Cs)的几何结构、电子结构、光学性质进行系统探究。研究表明通过碱金属原子替换可以改变结构框架,从而调节系列化合物的带隙及光学性能,为设计综合性能优异的材料提供了一条有效途径。能带结构计算表明,五种化合物均为直接带隙化合物且都具有宽的带隙,A_(3)PO_(4)(A=Li,Na,K,Rb,Cs)的带隙依序为5.853、5.153、4.083、3.559、3.405 eV。布居分析发现阳离子A(A=Li,Na,K,Rb)与氧键合形成O—A键,其键长依序逐渐增大并呈现离子键,这也是A_(3)PO_(4)(A=Li,Na,K,Rb)带隙依序减小的主要原因。另一方面,Cs_(3)PO_(4)没有形成离子性质的O—Cs键,导致带隙减小。五种化合物的导带都是由碱金属原子的s和p轨道,以及P-3p轨道组成,价带顶的主要贡献者是O-2p轨道,O原子的2p轨道还在费米能级附近表现出较强的局域性,P-3p轨道与O的2p轨道成键,P—O表现为强的共价键。五种化合物对低能区电磁波响应较弱,主要响应集中在5~15 eV的高能区。 展开更多
关键词 磷酸盐晶体 第一性原理 密度泛函理论 电子结构 光学性能
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碱金属钼酸盐结构与性能关系的第一性原理研究 被引量：2
7
作者 张博 王云杰 +3 位作者 齐亚杰 丁家福 和志豪 苏欣 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第6期999-1007,共9页
基于第一性原理比较研究Li_(2)MoO_(4)、Na_(2)MoO_(4)、K_(2)MoO_(4)和Rb_(2)MoO_(4)四种晶体的晶体结构、电子结构、原子布居、电荷密度分布和双折射率。研究结果表明四种晶体的带隙为直接带隙,禁带宽度相差不大,均在4.3 eV附近。随... 基于第一性原理比较研究Li_(2)MoO_(4)、Na_(2)MoO_(4)、K_(2)MoO_(4)和Rb_(2)MoO_(4)四种晶体的晶体结构、电子结构、原子布居、电荷密度分布和双折射率。研究结果表明四种晶体的带隙为直接带隙,禁带宽度相差不大,均在4.3 eV附近。随着碱金属原子半径增加,其电子轨道对能带的贡献会向高能侧靠近。键布居数和电子密度分布情况表明,Mo与O之间形成共价键,碱金属原子与O形成离子键。四种晶体中双折射率最高者为Rb_(2)MoO_(4),其在1064 nm处的双折射率为0.0225。晶体折射率数据表明碱金属原子半径与双折射率正相关。本文研究可为钼酸盐在非线性光学晶体方面的应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 碱金属钼酸盐 光学性质 双折射率 能带结构 第一性原理 密度泛函理论
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氯化钾水溶液微观结构的分子动力学模拟研究 被引量：2
8
作者 王丽娜 张文惠 +2 位作者 尚洁莹 赵兴宇 周恒为 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2024年第1期129-136,共8页
氯化钾水溶液不同于氯化钠的,其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇,而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系,... 氯化钾水溶液不同于氯化钠的,其在低温下只能形成无水盐和冰.现有研究表明在氯化钠水溶液中不仅存在着水分子连续分布的区域与离子团簇,而且这二者的物质组成也与该溶液所形成晶体的分别对应.为了探寻其他溶液中是否存在此类对应关系,并考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对氯化钾水溶液进行了研究,表明了该溶液的一些性质.氯化钾水溶液中K+-K+和Cl--Cl-径向分布函数的特征具有一致性,峰的最大值所对应的位置都分别相同,明显不同于氯化钠水溶液的.系列时刻下瞬态图像内O到其最近离子距离中最大值的统计结果表明氯化钾水溶液中存在着一定大小的水分子连续分布的区域,其平均尺寸至少为2.26 nm;瞬态图像中K+与其最近邻Cl-之间的距离主要分布在0.28 nm~0.38 nm之间,占比约为97.4%;溶液中存在着较大和较小两类离子团簇,较大团簇的平均尺寸为1.73nm,平均离子数是25.0,其内部的离子与周围离子之间具有与氯化钾晶体类似的结构;这些结果表明氯化钾水溶液中也具有微观不均匀性和自聚集效应.将离子间径向分布函数上各峰最大值所对应距离之间的关系与氯化钾晶体中各离子之间距离的几何关系进行对比,并结合离子瞬态图像,给出了离子径向分布函数上各峰的来源,但明显不同于氯化钠水溶液中的情况.另外,通过对比与分析解释了氯化钾水溶液中离子对和团簇形成的原因,并表明原子和离子间相互作用对溶液的微观不均匀具有重要影响.结果还表明氯化钾水溶液中水分子连续分布区域以及离子团簇的物质组成分别与其所形成的冰和氯化钾晶体的组成具有一致性,而且离子团簇的结构和氯化钾晶体的也类似.再结合氯化钠水溶液的结果,表明溶液中存在着与其所能够形成晶体组成类似的对应单元,这为理解溶液中晶体的形成提供了启发. 展开更多
关键词 氯化钾水溶液 离子团簇 分子动力学 结晶
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水合作用与 pH 调控两性离子聚合物刷的相变行为
9
作者 李康睿 李循 +3 位作者 王书恒 刘彼得 赵新军 李九智 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第4期11-18,共8页
本文基于Flory-Huggins理论,建立理论模型研究水合作用与pH调控两性离子聚合物(ZP)刷的相变行为.理论模型考虑ZP的水合作用,以及ZP刷体系中的静电作用.研究发现,在不同pH条件下,ZP刷的体积分数随着水合作的减弱而的增加.随着pH的变化,Z... 本文基于Flory-Huggins理论,建立理论模型研究水合作用与pH调控两性离子聚合物(ZP)刷的相变行为.理论模型考虑ZP的水合作用,以及ZP刷体系中的静电作用.研究发现,在不同pH条件下,ZP刷的体积分数随着水合作的减弱而的增加.随着pH的变化,ZP刷构象随着水合性转变行为明显改变,这是由于pH调控ZP链单体带有过多的净电荷(正电荷或负电荷),致使ZP链内出现静电排斥导致ZP刷溶胀.另外,当ZP链单体呈现过多的净电荷,会在很大程度上决定ZP刷体系静电势,影响ZP刷的相变行为.通过考察体系自由能,我们还发现,ZP刷体系自由能呈现了极大值,随着pH值的变化,自由能呈现的极大值随之改变,由此表明了体系的不稳定性,进而导致ZP刷体系发生相变. 展开更多
关键词 水合作用与pH 两性离子聚合物(ZP)刷 构象转变
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模型化研究高分子凝胶体积相变中的共非溶性作用
10
作者 李康睿 李循 +4 位作者 王书恒 刘彼得 王利云 赵新军 李九智 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第6期132-138,共7页
基于Flory-Huggins理论,我们建立理论模型,研究在共非溶剂(CNS)中,高分子凝胶(PG)体积相变中的共非溶性作用.理论模型考虑PG中CNS的桥接作用、各种分子的混溶效应.研究发现,当CNS与高分子单体间的吸引强度较小时,CNS与高分子单体间桥接... 基于Flory-Huggins理论,我们建立理论模型,研究在共非溶剂(CNS)中,高分子凝胶(PG)体积相变中的共非溶性作用.理论模型考虑PG中CNS的桥接作用、各种分子的混溶效应.研究发现,当CNS与高分子单体间的吸引强度较小时,CNS与高分子单体间桥接作用的减弱,会导致PG体积相变.当CNS与高分子单体间的吸引作用强度较大时,随着CNS与高分子单体间桥接作用的减弱,PG的体积分数呈现两次台阶式的转变,表明PG体系出现两次体积相变.这是由于桥接作用的减弱,虽然会有部分CNS分子被排挤出PG,但是并未完全消除CNS与高分子单体间的桥接吸引作用.所得理论结果符合实验观测,由此表明了共非溶性作用会在很大程度上调控PG的相变行为. 展开更多
关键词 高分子凝胶 共非溶性 体积相变
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Zn掺杂氮化硼的电子结构与光学性质的第一性原理研究 被引量：1
11
作者 和志豪 苟杰 +7 位作者 王云杰 齐亚杰 丁家福 张博 赵星胜 裴翊祯 侯姝宇 苏欣 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第7期1249-1256,共8页
本文基于密度泛函理论研究了三种浓度分别为0.0625、0.125、0.25的Zn掺杂氮化硼(BN)的电子结构和光学性质。结果表明:掺杂后三种体系的缺陷形成能均大于零,为此又计算了其应力,发现三种体系能稳定存在。随着掺杂浓度的提高,体系的带隙... 本文基于密度泛函理论研究了三种浓度分别为0.0625、0.125、0.25的Zn掺杂氮化硼(BN)的电子结构和光学性质。结果表明:掺杂后三种体系的缺陷形成能均大于零,为此又计算了其应力,发现三种体系能稳定存在。随着掺杂浓度的提高,体系的带隙逐渐减小,且B_(1-x)Zn_(x)N(x=0,0.0625,0.125)为直接带隙半导体,B_(0.75)Zn_(0.25)N为间接带隙半导体。Zn的掺入在费米能级附近引入了受主能级,使价带上移越过费米能级,掺杂体系均具有p型半导体的特征,降低了电子跃迁的难度。随着掺杂浓度的增大,四种体系的静介电常数逐渐增大,掺杂体系的虚部峰值逐渐减小,且在最高峰值处对应反射率的值逐渐变小。在低能量区域内,掺杂体系增强了对光的吸收,吸收边发生红移。掺杂体系中B—N键和N—Zn键的键强逐渐增强。结论显示,掺杂Zn原子可以有效改善BN的电子结构与光学性质。 展开更多
关键词 BN 第一性原理 Zn掺杂 带隙 电子结构 光学性质
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Ni,Cu,Zn掺杂四方相PbTiO_(3)力学性能、电子结构与光学性质的第一性原理研究
12
作者 王云杰 张志远 +2 位作者 文杜林 吴侦成 苏欣 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第2期258-266,共9页
采用第一性原理研究了四方相钙钛矿PbTiO_(3)以及Ni、Cu、Zn掺杂PbTiO_(3)的力学性能、电子结构和光学性质。力学性能计算结果表明,Ni掺杂PbTiO_(3)的体积模量、剪切模量及弹性模量在三种掺杂体系中最大。Ni掺杂体系德拜温度最高。G/B... 采用第一性原理研究了四方相钙钛矿PbTiO_(3)以及Ni、Cu、Zn掺杂PbTiO_(3)的力学性能、电子结构和光学性质。力学性能计算结果表明,Ni掺杂PbTiO_(3)的体积模量、剪切模量及弹性模量在三种掺杂体系中最大。Ni掺杂体系德拜温度最高。G/B为材料的脆、韧性判据,Zn掺杂PbTiO_(3)的G/B值最大,说明化学键定向性最高。Ni、Zn掺杂体系的G/B范围为0.56<G/B<1.75,均为脆性材料,而本征PbTiO_(3)和Cu掺杂体系G/B值小于0.56,均为韧性材料。通过电子结构分析,发现掺杂体系相比于本征体系带隙变窄,跃迁能量减小。Ni掺入使得PbTiO_(3)费米能级处出现杂质能级,而Cu、Zn掺杂PbTiO_(3)价带顶上移,费米能级进入价带,使得Cu、Zn掺杂PbTiO_(3)呈现p型导电特性。从复介电函数、光学反射谱和吸收谱分析中发现,掺杂体系的静介电常数相较于本征体系有所提升。Ni、Cu、Zn的掺杂使得PbTiO_(3)吸收范围扩展到红外波段,且增强了可见光波段的吸收强度,Cu掺杂PbTiO_(3)材料的光催化特性在本征PbTiO_(3)和三种单掺PbTiO_(3)材料中是最好的。 展开更多
关键词 第一性原理 PbTiO_(3) 掺杂 力学性能 电子结构 光学特性
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C与Na掺杂AlN电子结构与光学性质的第一性原理研究
13
作者 苏尔琴 刘纪博 +5 位作者 李梦娜 于宪省 郭思嘉 张丽丽 赵旭才 雷博程 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2024年第2期24-30,共7页
基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势法,计算了本征AlN,C-AlN,Na-AlN以及C-Na-AlN四种体系的电子结构和光学性质.得出结论:掺杂后各体系与本征AlN相比发生了晶格畸变,C-Na-AlN体系的结合能最小,体系最稳定.掺杂体系相比于本征AlN,禁... 基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势法,计算了本征AlN,C-AlN,Na-AlN以及C-Na-AlN四种体系的电子结构和光学性质.得出结论:掺杂后各体系与本征AlN相比发生了晶格畸变,C-Na-AlN体系的结合能最小,体系最稳定.掺杂体系相比于本征AlN,禁带宽度都有不同程度的减小,导致电子在体系内跃迁时的概率增大,其中C-Na-AlN体系尤为明显,电子跃迁所需要的能量更小.掺杂后吸收带边发生了红移,拓宽了AlN体系对光的响应范围,增强了光吸收,并且C-Na-AlN体系在可见光区域内光吸收能力最强,在介电函数图的分析中可以得到,C-Na-AlN体系的介电常数最大,表明其电荷束缚能力最强,体系稳定性强,极化能力最好. 展开更多
关键词 ALN 电子结构 光学性质 第一性原理
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La-N共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构及光学性质的第一性原理研究 被引量：11
14
作者 张晓旭 马梅 +3 位作者 张文蕾 张航 马兰 张丽丽 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1113-1118,共6页
利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对锐钛矿相TiO_2、La单掺杂及La-N共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构进行计算,分析La单掺杂及La-N共掺杂对锐钛矿相TiO_2的晶体结构、能带、态密度、差分电荷密度和光吸收性质的影响.... 利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对锐钛矿相TiO_2、La单掺杂及La-N共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构进行计算,分析La单掺杂及La-N共掺杂对锐钛矿相TiO_2的晶体结构、能带、态密度、差分电荷密度和光吸收性质的影响.结果表明,掺杂后TiO_2的晶格发生畸变,原子间键长的变化使晶格发生膨胀;掺杂后TiO_2的禁带宽度减小,并在禁带中引入杂质能级,导致TiO_2的吸收图谱产生红移现象;与La单掺杂相比,La-N共掺杂锐钛矿相TiO_2的红移程度增强. 展开更多
关键词 TIO2 第一性原理 晶体结构 电子结构 光学性质
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基于2-氨基对苯二甲酸的镉配位聚合物的合成、晶体结构和性质研究 被引量：5
15
作者 胡云霞 章文伟 +1 位作者 李一志 白俊峰 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第4期717-724,共8页
以2-氨基对苯二甲酸根离子(AT)为配体,合成了3个结构新颖的镉配位聚合物:[Cd(AT)(H2O)]n(1)、[Cd(AT)(Py)]n(2)和[Cd(AT)(BPP)]n(3)(AT=2-氨基对苯二甲酸根离子,Py=吡啶,BPP=1,3-二(4-吡啶基)丙烷)。晶体结构表明,随着辅助配体的改变,A... 以2-氨基对苯二甲酸根离子(AT)为配体,合成了3个结构新颖的镉配位聚合物:[Cd(AT)(H2O)]n(1)、[Cd(AT)(Py)]n(2)和[Cd(AT)(BPP)]n(3)(AT=2-氨基对苯二甲酸根离子,Py=吡啶,BPP=1,3-二(4-吡啶基)丙烷)。晶体结构表明,随着辅助配体的改变,AT表现出3种不同的配位模式,分别形成rtl(1)、ths(2)和sql(3)3种不同的拓扑结构。由于分子内/分子间氢键、芳香环之间的π…π堆积与C-H…π相互作用,使得3个化合物展现出较好的热稳定性。 展开更多
关键词 2-氨基对苯二甲酸 溶剂热合成 晶体结构 配位聚合物
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ZnO氧缺陷的电子结构和光学性质(英文) 被引量：7
16
作者 成丽 张子英 邵建新 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2011年第4期846-850,共5页
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对ZnO0.875的电子结构和光学性质进行了计算.用第一性原理对含氧空位的ZnO晶体进行了结构优化处理,计算了完整的和含氧空位的ZnO晶体的电子态密度.结合精确计算的电子态密度分析了带间跃迁占... 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对ZnO0.875的电子结构和光学性质进行了计算.用第一性原理对含氧空位的ZnO晶体进行了结构优化处理,计算了完整的和含氧空位的ZnO晶体的电子态密度.结合精确计算的电子态密度分析了带间跃迁占主导地位的ZnO0.875材料的介电函数、吸收系数、折射系数、湮灭系数和反射系数,并对光学性质和极化之间的联系做了详细讨论.结果表明ZnO0.875晶体是单轴晶体,并且在低能区域存在因氧缺陷而造成的一些特性.我们的研究结果为ZnO的发光特性提供新的视野,同时为ZnO的光电子材料的设计和应用提供理论基础. 展开更多
关键词 密度泛函理论 电子结构 光学性质 氧缺陷
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CaGdAlO 4∶Yb^(3+)/Er^(3+)/Mn^(4+)荧光粉上转换发光及其双探针温度传感研究
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作者 李玉强 杨健 +2 位作者 王帅 周恒为 刘玉学 《化工新型材料》 北大核心 2025年第2期187-192,共6页
过渡金属离子上转换发光是拓展稀土离子光谱范围的有效途径之一。使用高温固相法合成了Yb^(3+)/Er^(3+)/Mn^(4+)掺杂的CaGdAlO_(4)纯相荧光粉,在980nm激光激发下,CaGdAlO_(4)∶Yb_(0.1),Er_(0.01),Mn_(0.003)荧光粉的上转换发光性能最... 过渡金属离子上转换发光是拓展稀土离子光谱范围的有效途径之一。使用高温固相法合成了Yb^(3+)/Er^(3+)/Mn^(4+)掺杂的CaGdAlO_(4)纯相荧光粉,在980nm激光激发下,CaGdAlO_(4)∶Yb_(0.1),Er_(0.01),Mn_(0.003)荧光粉的上转换发光性能最优。室温发射谱图中,位于528、550、663和710nm处的发射峰分别归属于Er^(3+)的^(2)H_(11/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)、^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)和Mn^(4+)的^(2)E→^(4)A_(2)能级跃迁,均是双光子过程。300~573K变温实验表明,基于单一发光中心Er^(3+)荧光强度比FIR_(528/550)参数,相对灵敏度S_(R-528/550)从0.95×10^(-2)K^(-1)(300K)单调减小到0.27×10^(-2)K^(-1)(573K);基于Mn^(4+)-Er^(3+)双发光中心荧光强度比FIR_(710/663)参数,相对灵敏度S_(R-710/663)从0.37×10^(-2)K^(-1)(300K)先增大到2.08×10^(-2)K^(-1)(418K),随后减小为1.35×10^(-2)K^(-1)(573K)。当温度为420K时,S_(R-710/663)相比于S_(R-528/550)增大了近4倍。结果表明,CaGdAlO_(4)∶Yb 0.1,Er 0.01,Mn 0.003荧光粉在双探针光学温度传感领域具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 荧光粉 上转换 Mn^(4+) 荧光强度比 温度传感
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S与Hf/Ta/W掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究 被引量：3
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作者 夏桐 方志平 +5 位作者 雷博程 刘丹枫 赵璨 刘桂安 黄以能 张丽丽 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1431-1437,共7页
运用第一性原理密度泛函理论,计算了S单掺及S和过渡金属X(Hf、Ta、W)共掺锐钛矿相TiO_2后的电子结构和光学性质。计算结果表明,S单掺及S和X(Hf、Ta、W)共掺杂锐钛矿TiO_2后,带隙变窄,表明掺杂后的体系导电性能增强,其中Ta、W与S共掺后,... 运用第一性原理密度泛函理论,计算了S单掺及S和过渡金属X(Hf、Ta、W)共掺锐钛矿相TiO_2后的电子结构和光学性质。计算结果表明,S单掺及S和X(Hf、Ta、W)共掺杂锐钛矿TiO_2后,带隙变窄,表明掺杂后的体系导电性能增强,其中Ta、W与S共掺后,费米能级穿过导带,表现出n型半导体特征;光学性质结果表明:掺杂后各体系的吸收光谱吸收带边均发生红移,S-Ta共掺和S-W共掺体系红移程度最大,并且在可见光区域出现吸收峰,S-W共掺体系的吸收峰最大,说明了该体系的光催化功能较强。各掺杂体系的反射率主峰均向低能方向移动,共掺移动幅度更大,且S-W共掺体系的反射系数在可见光区最大。各共掺体系的静态折射率依次增大,其中S-Hf共掺体系静态折射率在各体系中最小。 展开更多
关键词 第一性原理 电子结构 光学性质 锐钛矿TIO2
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稀土元素Sm与C共掺SnO2的电子结构和光学性质的第一性原理研究 被引量：3
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作者 彭彩云 雷博程 +2 位作者 夏桐 张丽丽 黄以能 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期2362-2368,共7页
利用第一性原理密度泛函理论,计算了Sm-C共掺SnO_2体系的能带结构、能态密度、光学性质。计算结果表明:Sm-C近邻共掺体系的晶胞的结构比较稳定。在电子结构方面,共掺体系的禁带宽度值最小,表明电子从价带激发到导带所需的能量最小。在... 利用第一性原理密度泛函理论,计算了Sm-C共掺SnO_2体系的能带结构、能态密度、光学性质。计算结果表明:Sm-C近邻共掺体系的晶胞的结构比较稳定。在电子结构方面,共掺体系的禁带宽度值最小,表明电子从价带激发到导带所需的能量最小。在光学性质方面,掺杂体系都发生了红移,其中Sm-C共掺体系的红移程度最大,增强了对可见光的响应范围;在可见光区,掺杂体系的反射系数、静态介电常数、静态折射率的值都大于纯SnO_2,且Sm-C共掺杂体系的值最大。 展开更多
关键词 SNO2 稀土元素 第一性原理 电子结构 光学性质
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通过硫代调控Ga、In、Tl磷酸盐光学性质的第一性原理研究 被引量：2
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作者 丁家福 和志豪 +1 位作者 王云杰 苏欣 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第1期95-106,共12页
本文基于第一性原理对磷酸盐与硫代磷酸盐家族中的GaPO_(4)、InPO_(4)、TlPO_(4)、GaPS_(4)、InPS_(4)和Tl_(3)PS_(4)进行系统的对比研究,探究[PO_(4)]^(3-)基团和[PS_(4)]^(3-)基团之间的联系与区别。能带计算结果表明,TlPO_(4)带隙最... 本文基于第一性原理对磷酸盐与硫代磷酸盐家族中的GaPO_(4)、InPO_(4)、TlPO_(4)、GaPS_(4)、InPS_(4)和Tl_(3)PS_(4)进行系统的对比研究,探究[PO_(4)]^(3-)基团和[PS_(4)]^(3-)基团之间的联系与区别。能带计算结果表明,TlPO_(4)带隙最小(Eg=0.788 eV),InPO_(4)、GaPS_(4)、InPS_(4)和Tl_(3)PS_(4)带隙较大,分别为2.604、2.352、2.360和2.393 eV,而GaPO_(4)带隙最大(Eg=4.487 eV),发现[PS4]3-基团化合物能带结构更加容易预测与调控。态密度计算结果表明,GaPO_(4)、InPO_(4)与TlPO_(4)价带顶均由O-2p轨道贡献,导带底均由阳离子的s轨道及O-2p轨道共同贡献,GaPS_(4)、InPS_(4)与Tl_(3)PS_(4)在价带顶处均由S原子的p轨道贡献,而在导带部分[PS4]3-基团化合物的P原子的p轨道表现更加活跃。通过分析介电函数发现,[PO_(4)]3-基团化合物和[PS4]3-基团化合物的峰值均随阳离子尺寸增大发生红移,且含[PS4]3-基团的化合物具有比含[PO_(4)]3-基团化合物更高的静态介电常数。双折射计算结果表明,GaPO_(4)、InPO_(4)、TlPO_(4)、GaPS_(4)、InPS_(4)和Tl_(3)PS_(4)在波长1064 nm处的双折射率分别为0.017、0.049、0.057、0.247、0.022和0.038,其中GaPS_(4)双折射率最大(0.247),这是由于其内部P—S键与Ga原子对能量较敏感。差分电荷密度与布居分析结果表明,六种化合物的光学效应与能带结构主要受到[PO_(4)]3-与[PS4]3-基团影响。弹性模量分析表明磷酸盐化合物的弹性性质要高于硫代磷酸盐,并且发现In的化合物具有更高的力学稳定性和刚性。 展开更多
关键词 第一性原理 密度泛函理论 磷酸盐晶体 硫代磷酸盐晶体 电子结构 光学性质 力学性质
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