一、Mg,Al掺杂对LiCoO_2体系电子结构影响的第一原理研究（论文文献综述）
梁泽芬[1]（2021）在《碳和g-CxNy中的电荷分布》文中研究指明材料中的电荷分布与其光学和催化等性能密切相关,很多现象需要用电荷分布来解释,故对材料中的电荷分布进行系统、定量的表述是一项很有必要、很有意义的工作。我们以碳为研究体系,因为碳具有丰富的同素异形体,其出色的性能已在半导体、能源储存及生物医学等领域呈现出很好的应用前景。碳同素异形体的出色性能和潜在应用很大程度上显示了其独特的科学和技术重要性。本学位论文基于第一性原理和半经验分子轨道计算法研究了碳同素异形体（0D到3D）的电荷分布不均匀性,并分析了碳材料中原子电荷转移的特点;研究了边缘形状和尺寸大小对石墨烯局部原子电荷的影响;研究了石墨相氮化碳g-CxNy纳米片的电荷分布规律,并讨论尺寸大小和形貌对电荷分布规律的影响。论文工作对于理解利用单原子间的电荷转移来重塑纳米颗粒的电子结构,促进纳米材料的光学、催化等性能的应用有积极意义。本文主要结果简述如下:（1）采用第一性原理计算方法,系统研究了不同维度（0D到3D）碳材料的原子电荷分布。计算结果表明:当碳中的一个原子与其附近的另一个原子相比具有不同的周围环境（键的数量、键长和键角）时,则它们往往产生电子转移呈现出非零电荷;在低维碳中,当原子周围环境相同时,原子电荷转移量对其所处的位置（端部、边缘或表面）有很强的依赖性;根据密里根布局总体分析得出碳的化合价不为零,在-0.12e至0.13e范围内。（2）利用半经验分子轨道方法研究了不同形态的石墨烯片中的局部电荷分布,系统地分析了尺寸和边缘形状对原子电荷的影响。整体来看,石墨烯电荷分布的对称性与其结构对称性息息相关。锯齿形边缘的双键原子都失去电子显示正电荷,在+0.19～+0.65e之间变化,且电荷转移量与键角的大小密切相关,当原子的键角约为116°时,电荷转移量为最小（+0.11～0.12e）,当键角约为148°时,电荷转移量最大,达到+0.65e;而扶手椅形边缘的双键原子的电荷值随着三角形面积的增大逐渐递增,面积足够大时（约0.6770?2）,原子电荷从负电荷向正电荷转变;边缘位置的三键原子的电荷受其周围三个键长的标准偏差的影响,同时还受原子位置（扶手椅或锯齿形边缘）的影响。（3）采用半经验分子轨道方法研究了环[18]碳和前驱体氧化物(C20O2、C22O4和C24O6)分子在独立自由状态下的电子结构和电荷分布,以及将其置于NaCl（001）表面上的移动势垒和电荷重新分布。环[18]碳的HOMO电子主要集中于三键,且主要分布在环[18]碳半环的原子内外位置,LUMO电子主要集中于单键,且主要分布在碳环原子的上下表面;环[18]碳和环碳氧化物与Na Cl表面之间的相互作用非常弱,小分子沿不同方向的移动势垒是不同的,其中环[18]碳沿x方向的移动势垒最小,为0.023e V每碳原子;独立自由的环[18]碳中每个C原子的电荷是中性的,当环[18]碳被放置在Na Cl表面时,环碳中每个C原子的电荷呈非中性,原子电荷是振荡分布,且显示正电荷。（4）多孔石墨相氮化碳g-CxNy纳米片中电荷分布是不均匀的,但是在对称的几何结构中呈现出很好的对称性,且纳米片边界对电荷分布有重要影响。在g-CN和g-C2N中,由于电子富集所有N原子均带有负电荷,边缘原子的电荷绝对值明显大于内部原子的电荷绝对值,而在g-C3N4中相反。对于C原子,所有C原子在g-CN中均显示正电荷;而在g-C2N中,边缘处的双键和三键C原子显示不同数量的负电荷和正电荷,内部三键C原子显示相同的正电荷值。与g-C3N4纳米片相比较,g-CN纳米片的电荷分布存在明显的尺寸效应和奇偶效应。上述研究结果表明碳,特别是低维碳和g-CxNy纳米片中的电荷不均匀性具有普遍性,这和单质化合价往往为零（臭氧除外）或者化合物中的化合价往往相同的常识相悖。这对理解凝聚态物质的结构和性质,尤其是碳材料有重要意义,可为解释实验结果提供理论参考;还可为以碳材料和石墨相氮化碳二维材料为基的纳米电子器件的设计提供理论帮助,为其制备和应用提供理论指导和新思路。
林洪斌,林春,陈越,钟克华,张健敏,许桂贵,黄志高[2]（2021）在《第一性原理研究Mg掺杂对LiCoO2正极材料结构稳定性及其电子结构的影响》文中研究说明LiCoO2作为商业化最早的锂离子电池正极材料,至今仍受到许多研究人员的广泛关注.高电压下LiCoO2面临着严重的容量衰减和性能下降等问题,实验上通常采用体相元素掺杂以稳定LiCoO2在高电压下的晶体结构,从而提高其电化学性能. Mg元素掺杂被认为是一种能够提高LiCoO2高电压循环稳定性的有效手段,但Mg的具体掺杂形式以及作用机理仍需进一步深入研究.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了LiCoO2中Mg对Co位和Li位各种替代组态的形成能及其电子结构.计算结果表明, Mg在LiCoO2中的替代情况较为复杂:掺杂浓度为3.7%时, Mg更倾向于替代Co位;而掺杂浓度提高至7.4%后,则Mg不仅仅可以只替代Co位或Li位,还存在同时替代Co位和Li位的可能;各种替代组态也呈现出不同的电子态,既存在金属态,也有半导体态,同时在许多情况下还伴有电子局域态.因此,我们认为LiCoO2的Mg掺杂位形与掺杂量有密切的关系,且掺杂诱导的电子结构也存在较大的差异.
李艳[3]（2020）在《Mg-Sn基合金结构及物理性能的第一性原理研究》文中提出轻质镁合金具有抗震、高比强度、良好的热传递、良好的工艺性能以及其它许多优点（例如易于回收）,因而在航空、航天、汽车工业、电子等领域,特别因其重量轻的优势,在轻量化领域是一种极具理想应用前景的材料。当前,如何进一步提高镁合金强度以及开发高性能耐热镁合金是未来一项主攻任务,而合金化是提高力学性能的最有效,最直接的方法。本文使用第一性原理研究合金元素Si、Ca、Sn、Sr和La固溶入镁对镁结构、电子结构、弹性和热力学性质的影响;LixMg16Sn8（x=0,1,2,3）相的结构、结构稳定性和弹性性能;Mg-Sn基四元合金Mg-Sn-Si-Ca（Sr）中析出相的结构、电子结构、弹性性能和热力学性能;Mg-Sn基四元合金Mg-Sn-Mn（Si）-La中镧化合物析出相的结构、电子结构、弹性和热力学性质;压力对MgxLa（x=1,2,3）结构、电子结构、弹性以及热力学性能的影响。以上参数对合金性能有重要影响,但用实验手段较难探究到其规律,通过本研究可以获得理论参数,从而对镁合金设计开发和实验起到理论指导作用。本研究得到如下结论:（1）计算了镁基固溶体Mg-R（R=Si,Ca,Sn,Sr,La）的结构、电子结构、弹性性能和热力学性能等。当合金固溶度为2.77 at.%时,Mg-R合金均结构稳定,具有金属特性且都呈延性,这些合金元素的固溶改变了镁的延展性、抗体积形变能力、抗剪切形变能力和硬度。各固溶体的热容随着温度的升高而增大,但导热系数随着温度的升高而不断降低。（2）计算了LixMg16Sn8（x=0,1,2,3）的晶体结构和弹性性能。LixMg16Sn8（x=0,1,2,3）各相的合金化过程均容易进行且结构稳定。Li的间隙固溶降低了Mg2Sn的合金化能力和结构稳定性,且固溶Li原子数越多,合金化能力和结构稳定性越弱。随着间隙掺杂入Mg2Sn中Li原子数目的增多,Mg2Sn的抗体积形变能力、抗剪切形变能力、硬度不断下降。Li掺杂使Mg2Sn由脆性转变为延性,且掺杂入Li原子数越多,合金延展性越好。（3）计算了Mg-Sn-Si-Ca（Sr）合金系中析出相Mg2Si、Mg2Sn、Ca Mg Si和Mg Sn Sr的结构、电子结构、机械性能和热力学性能。合金化能力按Mg2Si<Mg2Sn<Ca Mg Si<Mg Sn Sr顺序依次增强,结构稳定性按Mg2Sn<Mg Sn Sr<Mg2Si<Ca Mg Si顺序依次增强。通过电子结构揭示了四种化合物性能不同的物理学本质。四种化合物都是脆性相。Mg2Sn、Ca Mg Si和Mg Sn Sr相为弹性各向异性,Mg2Si相具有弹性各向同性。四种化合物的熵和热容随温度的升高而增加,导热系数将随温度升高而降低。计算了Mg-Sn-Mn（Si）-La合金系中Mg17La2、La5Sn3和La5Si4的结构、电子结构、力学性质和热力学性能。在Mg-Sn合金中添加Mn、Si和La合金元素,由于形成了金属间化合物La5Si4和La5Sn3相而使合金的结构稳定性得到提高。La5Si4硬质增强相的析出可使合金的硬度得到提升。La5Si4和La5Sn3均表现出延展性,而Mg17La2表现为脆性。随着温度的升高,这三种化合物的体积抗变形性和导热性将降低。随着温度升高,热稳定性也越好。（4）计算了MgxLa（x=1,2,3）的结构性质、态密度、弹性性能及热力学性能,并研究了压力对其性能的影响。增大压力三种化合物越难压缩。压力下总态密度曲线阐明了各化合物性能改变的物理本质。增大压力可明显提高它们的抗体积变形能力,适当增大压力可增强各化合物的延性。一定温度下,MgxLa（x=1,2,3）的体模量、Gibbs自由能和德拜温度随着压力的增大也在增大,热容随压力的增加而减小。
李如宏[4]（2020）在《高稳定磷酸钒锂的制备与掺杂及其储锂行为研究》文中研究表明聚阴离子型磷酸钒锂材料结构稳定,结构式中三个锂离子均可以参与脱嵌,且氧化还原的电势较高,但仍然存在如下问题:本征电子导电性和锂离子扩散系数偏低,且在宽电压范围（3.0～4.8 V）内的循环稳定性较差。本文以单斜结构的磷酸钒锂为研究对象,系统地阐明了其脱、嵌锂过程中电子结构与离子迁移行为的演变规律,通过合理结构设计制备出分级片状结构的磷酸钒锂/碳复合材料;并研究了间隙锂引入与阳离子掺杂对磷酸钒锂结构与电化学性能的影响机制。采用第一性原理与分子动力学模拟,计算了磷酸钒锂材料在锂离子脱嵌过程中的中间相构型、电荷补偿机制与锂离子迁移通道及其能垒。计算结果表明,磷酸钒锂的离子脱嵌行为与实验结果基本一致,最后一个锂离子的脱出会显着增强V-O共价性,从而引起部分O参与电荷转移过程;作为间接带隙类半导体,其电子导电性极大依赖碳包覆情况;而锂离子迁移具有明显的各向异性特性,且对结构中锂含量具有依赖性,[100]方向是锂离子扩散快速通道。考虑到磷酸钒锂各向异性的离子传输行为和对碳包覆的依赖性,通过改进的碳热还原法,通过引入过氧化氢（H2O2）和聚丙烯酰胺（PAM）分别作为还原剂和螯合剂,制备了具有分级片状结构的磷酸钒锂/碳复合材料。对比实验表明,H2O2能使得V2O5转变为VO2+,而酰胺基团则能有效地与VO2+离子结合,使得前驱体浆料得到充分混合,随后的高温烧结过程中,蔗糖和PAM充分热解,将前驱体还原成片状结构的磷酸钒锂,并形成具有N缺陷的碳包覆层。得益于结构的优势,复合材料的电化学性能优异,其在3.0～4.3 V范围内1C倍率循环1000次的容量保持率达到93.2%,在3.0～4.8 V范围内1C倍率循环200次的容量保持率为84.8%。为了寻求改善磷酸钒锂材料性能的新途径,通过调控起始物质中Li:V的量,采用碳热还原法制备了非化学计量比磷酸钒锂材料。结果表明,Li3+3xV2-x（PO4）3（0≤x≤0.05）相可以保持单斜晶结构,且晶格有一定收缩,而锂含量的继续增加和高于700 oC煅烧会产生Li3PO4相;并发现富余锂离子占据V的八面体和Li的间隙位;电化学性能测试和理论计算表明,锂过量策略虽然无法提供额外的容量,但富余锂离子会诱发锂离子的替代扩散机制,增强锂离子的扩散特性,且本体材料和与电解液界面结构的稳定性提高。优化后的Li3.15V1.95（PO4）3材料在3.0～4.8 V范围内5C倍率下充放电循环1000次后的容量保持率为82.5%。为了进一步改善磷酸钒锂材料的电化学性能,制备了Mg2+离子掺杂的磷酸钒锂材料,并研究了掺杂引发的结构演变与电化学行为的构效关系。结构表征表明,在磷酸钒锂体系中,Mg可以取代Li与V位,并且通过空位/间隙锂引入而不是极化子形成来补偿电荷,而其掺杂位点可以通过起始物质各个元素的相对丰度来调节。电化学性能测试表明,Mg2+离子的V位掺杂可以改善磷酸钒锂材料的离子输运特性,提高其循环稳定性,优化后的V位Mg2+离子掺杂磷酸钒锂材料在3.0～4.8 V范围内5C倍率循环1000次后的容量保持率达到88.2%。理论计算表明,磷酸钒锂的电子导电机制主要为极化子迁移,而金属离子掺杂由于对极化子浓度影响很小,几乎不能提高其电子导电性;其次,磷酸钒锂中引入的间隙Li+离子可以作为过渡态,进一步增强锂离子传输速率;另外,O的p电子态中心可以用来描述磷酸钒锂掺杂体系的稳定性,p电子态中心远离费米能级的负偏移被认为可以抑制氧在高电位下参与电荷转移,进而增加磷酸钒锂的结构稳定性。
周格格[5]（2020）在《氧化铈锆固溶体稳定性及储氧性能第一原理理论研究》文中研究说明自2009年起我国已经成为世界第一大汽车产销国,汽车尾气排放已是造成空气污染的重要来源之一。目前汽车工业普遍采用三效催化剂对汽车尾气进行净化。氧化铈因能快速地进行氧化还原循环而被认为具有良好的储放氧能力,在三效催化剂中起着重要的作用。然而纯二氧化铈热稳定性及低温储放氧能力均较差,因此通常采用氧化锆掺杂来改善其热稳定性,同时提高该材料的储放氧能力。氧化锆的加入,大大改善了纯氧化铈低温储放氧性能,但也引起相分离和偏析的问题。实验中观察到铈锆催化材料在600～900℃比表面积及储放氧能力急剧下降。因此如何在维持铈锆材料的优良催化性能的前提下保持其均匀性和稳定性,是一个亟待解决的问题。基于这样的研究背景,本课题围绕利用双掺杂元素改善铈锆固溶体中锆偏聚、铈锆材料热稳定性与锆偏聚程度的表征与量化、铈基材料储放氧过程中铈价态变化机理等问题展开研究,通过第一原理计算及第一原理分子动力学模拟计算,获得如下主要结果:（1）提出一种新的解决铈锆固溶体中锆偏聚的方法,即向体系中加入第二种掺杂元素M,利用M和Zr之间吸引力增加锆扩散难度,减缓和改善氧化结和氧化铈的相分离。以掺杂体系形成能、M-Zr原子团耦合能、氧空位形成能作为筛选标准,对多种不同元素M（M=Al、Cr、Mn、Co、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Cd、Gd、Th）分别掺杂纯氧化铈以及铈锆固溶体后的结构进行了第一原理计算。通过对比单掺杂与双掺杂体系形成能,发现所有双掺杂体系均比单掺杂体系形成能更低。形成能越低说明元素越容易掺杂进入材料体系中,在实际实验中可实现的掺杂浓度越高。根据M-Zr原子团耦合能计算结果,发现掺杂元素 M（M=Cr、Al、Mn、Co、Mo、Pd、Tc、Rh、Cd）与 Zr 之间呈现相互吸引的状态,耦合能越负,吸引力越强,越有助于改善Zr偏聚;氧空位形成能计算结果显示 M（M=Al、Cr、Mn、Co、Tc、Ru、Rh、Pd、Cd、Gd）对应的双掺杂体系氧空位形成能比纯氧化铈、铈锆固溶体大幅下降,说明双掺杂体系储放氧能力增强;综合上述计算结果及筛选标准,筛选出掺杂元素M（M=Cr、Al、Mn、Co、Pd、Tc、Rh）可以帮助改善锆偏聚情况并同时提高材料储放氧能力。（2）为了描述并量化Zr偏析,建立不同表面的真空层结构,进行一系列不同温度下的第一原理分子动力学模拟计算,并提出了可表征铈锆固溶体表面结构变化的两个参数,即热变形率和相分离率。通过统计所有结构中原子的热变形率,发现越靠近真空的原子层热变形率越大,这意味着表面层结构在高温下会坍塌,造成比表面积减小;通过拟合热变形率与温度的关系曲线图,发现所有体系在1100K左右曲线出现拐点,热变形率急剧上升。该计算结果所预测的拐点温度与实验结果相吻合。这也验证了热变形率和相分离率两个参数的合理性。（3）建立混合价态模型,以铈原子近邻位置氧空位形成能为参量,探讨了铈原子的价态变化与氧空位的关系。计算结果表明氧空位的形成,会引发铈原子的价态变化。然而一个氧空位的形成,并不足以产生两个三价铈离子。Bader电荷分析显示Ce3+和Ce4+之间电荷差只有0.4个电子,而不是1个电子。铈原子的价态变化是通过调整离子键与共价键比例来实现的。
黄卓楠[6]（2020）在《轻金属配位氢化物储氢材料的放氢机理及性能改善 ——密度泛函理论研究》文中提出氢能因具有能量密度高、质轻、环境友好等优点,是最有发展潜力的可再生能源之一。如何高效的存储以及安全的运输氢气是目前氢能利用的瓶颈。本论文以几种具有较高理论储氢容量的金属硼氢化物及氨合金属硼氢化物材料为研究对象,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,首先分析讨论了过渡金属单掺杂与金属/非金属双掺杂对硼氢化锂（LiBH4）体系储氢性能的影响,着重研究了掺杂体系的电子结构、氢解离能以及热力学性质等。其次,由于硼氢化镁（Mg（BH4）2）材料相比LiBH4具有更为理想的脱氢焓变,因此本论文采用理论计算的方法对Mg（BH4）2储氢材料的微观放氢过程及材料内部缺陷的形成及迁移进行研究,提出一种Mg（BH4）2储氢材料的放氢机制。最后,本论文对具有较低放氢温度和较快脱氢速率的金属硼氢化物的氨合衍生物,二氨合硼氢化钙（Ca（BH4）2·2NH3）固体储氢材料进行了研究。揭示其放氢机理以及添加电活性杂质对其放氢性能的影响机制,为该类材料改进脱氢性能及新材料的设计提供重要的理论依据。论文的主要研究成果如下:（1）将过渡金属Fe、Co、Ni、Cu和Ti掺杂进入LiBH4体相后,研究了掺杂体系的晶体构型、电子结构、原子间成键及氢原子的解离能。在掺杂体系中,Cu原子和Ti原子更容易替代Li原子位置,而其它过渡金属原子更容易占据间隙空位。掺杂过渡金属原子的LiBH4体系中H解离能均小于纯LiBH4体系。比较掺杂前后体系中B与H之间的态密度、电子密度及键长变化,得到结论,过渡金属掺杂能够减弱B-H之间的键合作用,从而降低LiBH4体系的稳定性,有利于氢的释放。（2）采用Mg和N原子分别替代LiBH4中Li和B原子,研究了金属/非金属双掺杂对硼氢化锂体系储氢性能的影响。掺杂占位能的计算结果表明单掺杂较双掺杂更容易在LiBH4体相中发生。纯LiBH4体系,Mg掺杂、N掺杂以及Mg+N双掺杂Li BH4体系的形成焓分别为-0.332,-0.300,-0.329以及-0.293 eV·atom-1,说明双掺杂更容易使LiBH4体系退稳。双掺杂体系中生成新的Mg-H和N-H键有助于减弱[BH4]基团的稳定性,促进体系中氢的解离。Mg+N双掺杂能够有效降低LiBH4的初始放氢温度至160.5℃,明显低于纯LiBH4体系（304.8℃）,N掺杂（265.3℃）以及Mg掺杂（207.1℃）LiBH4体系的初始放氢温度。（3）研究了Mg（BH4）2中不同带电状态本征缺陷的生成与迁移同放氢过程的关系。发现在Mg（BH4）2体系中,氢空位或间隙缺陷不能以电荷中性的形式存在,通常带正电或者负电,并且它们的形成能大小与费米能级位置有关。首次提出一种Mg（BH4）2的分解机制:其分解反应的速率可能由Hi-、Mgi2+、V0BH3以及V+BH4缺陷的形成与迁移决定,其中Mgi2+的自扩散是Mg（BH4）2分解反应的控速步骤,Mg（BH4）2脱氢反应的活化能约为3.601 eV。电活性杂质可以通过调整费米能级位置来改变Mg（BH4）2体系的放氢动力学,但是其影响与该杂质掺杂到Mg（BH4）2体系的位置有关。（4）对比实验研究结果的基础上,计算了密闭容器内Ca（BH4）2·2NH3中本征缺陷的形成能、缺陷所引起晶格中局域构型的变化及主要缺陷的迁移能垒。结果显示在Ca（BH4）2·2NH3体系,H空位或者间隙缺陷通常以带电形式存在,B与N间隙缺陷由于形成能太大不易在体系中形成。Ca（BH4）2·2NH3的分解与VH-、Hi-、V0NH3、V-NH2和V+BH4等缺陷在材料内部的扩散密切相关。因而在密闭容器中,Ca（BH4）2·2NH3脱氢反应的活化能为1.41 eV,脱氢速率由Hi-的自扩散控制。添加Fe、Co和Ni可以调整体系费米能级位置而改变本征缺陷的形成能,进一步改善其脱氢动力学性能。
徐强[7]（2020）在《典型二维电极材料量子电容的第一性原理计算研究》文中研究说明双电层超级电容器中,界面总电容（CT）可以表示为1/CT=1/CQ+1/CD,CD为双电层电容,CQ为量子电容;虽然界面总电容同时受CQ和CD两个物理量的制约,但长久以来研究者忽略了CQ的贡献,导致部分实验现象无法解释,对进一步提高界面总电容和能量密度缺乏微观机制的理解。我们针对双电层超级电容器储能低的问题,对一些典型二维材料石墨烯基等双电层电极材料进行了结构优化设计,深入理解了量子电容调控的物理机制,得到了增强量子电容的方法,为开发高性能双电层超电容二维电极材料提供了新思路。本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过引入掺杂/共掺杂、缺陷、金属原子及团簇的吸附等对二维电极材料进行了结构优化,实现了对二维材料电子结构的有效调制,提高了量子电容。我们从原子角度深入理解了二维材料的这些新颖特性,揭示了量子电容产生改变的物理根源,对材料储能性质进行了预测,并与实验研究进行了比较。所取得的主要研究结果如下:一、石墨烯、硅烯等为代表的二维材料,受量子限域效应和较小的态密度影响,在费米能级附近量子电容接近零。基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,通过掺杂/共掺杂、金属原子及团簇的吸附等对石墨烯等二维电极材料进行电子结构的有效调制,促使电极材料狄拉克点附近局域态的形成和/或费米能级的移动,导致量子电容增强。筛选出优异的氮掺杂石墨烯基电极材料,其量子电容高达118μF/cm2。研究发现3-N和3-S掺杂单空位石墨烯具有相对稳定的晶体结构和优异的量子电容,适合作为对称超级电容器的理想电极材料;N/S和N/P共掺杂单空位石墨烯适合于非对称超级电容器。通过量子电容和双电层电容之间的定量关联,我们拟合出3-N掺杂单空位石墨烯的界面总电容,确认了量子电容对储能的贡献,设计出比容量高且结构稳定的石墨烯基电极材料。二、独立存在的硅烯、锗烯的制备及热力学稳定性仍存在挑战和未知,我们采用第一原理分子动力学模拟方法,在NVT系综下系统研究了硅烯在不同超胞尺寸、掺杂种类、掺杂浓度、不同温度下的热力学稳定性,确定了其在原子尺度范围内的失稳条件及其微观机制。研究发现,以上硅烯掺杂体系在300K和700K时具有热力学稳定性。在1200K时,随着动力学模拟时间的变化,我们观察到Si-Si平均键长的增加和波动。温度升至1500K后,观察到Si-Si和Si-N平均键长均急剧增加,掺杂的硅烯体系在1500K附近开始坍塌。三、基于密度泛函第一性原理,我们研究了过渡金属原子吸附在本征和单空位硅/锗烯上的稳定性和量子电容。所有这些掺杂金属原子硅烯、锗烯体系均呈现准金属特性,并伴有明显的电子转移和费米能级附近缺陷态的形成。金属原子吸附单空位锗烯在调节硅烯和锗烯电子结构和改善量子电容方面起着关键作用。特别是Ti原子吸附单空位硅/锗烯,显着提高了量子电容,分别为80.1μF/cm2,76.5μF/cm2（掺杂浓度3.1%）。在储能研究方面,目前还没有人研究锗烯的量子电容。我们系统研究了单空位缺陷,Stone Wales拓扑缺陷,五种双空位缺陷锗烯的热力学稳定性和量子电容。其中Stone Wales拓扑缺陷的形成能最低（1.65eV）,量子电容的增加归因于费米能级附近形成的局域态。对比Ti（Au、Ag、Cu、Al）,3-B（N、P、S）掺杂单空位石墨烯（硅烯、锗烯）的量子电容,3-N掺杂单空位石墨烯、锗烯及Ti（Cu）掺杂单空位硅烯具有较高的量子电容。以上理论计算为二维电极材料在超级电容器和场效应晶体管的实际应用提供一些借鉴。四、近年来,层状MoS2因其优异的电学和电化学性能、良好的机械性能、多样的电子态（半导体、金属和电荷密度波态）以及良好的环境特性,成为极具发展前景的储能电极材料。我们研究了金属和非金属原子掺杂本征和单空位VS单层MoS2的热力学稳定性和量子电容。掺杂原子均与MoS2形成了强键,优化后的结构体系均表现出金属性。并证实了在单空位VS单层MoS2中Al取代S原子,及本征单层MoS2中B取代S原子,二者均具有较高的量子电容,分别为80.2μF/cm2,200.9μF/cm2。随着Al和B原子掺杂浓度的增加,量子电容单调增大。这将有助于深入了解化学改性的MoS2基电极材料性能。五、最后研究了Pt团簇类型、尺寸及吸附方式对吸附单空位石墨烯稳定性的影响。单空位石墨烯对密堆Ptn团簇的吸附比Sutton-Chen模型稳定,只有幻数n13例外。随着团簇尺寸的增大,密堆Pt团簇与单空位石墨烯的吸附方式由单点接触逐渐转变为三角形和菱形接触,以增加接触面积,增加吸附稳定性。我们研究了Li团簇和石墨烯之间的相互作用,分析了在不同热力学温度下不同构型Li团簇吸附石墨烯吉布斯自由能的变化,探讨了石墨烯吸附体系的热力学稳定性。通过探究碱金属团簇是否在石墨烯上成核以深入理解石墨烯基电极材料的循环稳定性问题。综上所述,我们采用DFT计算方法研究了典型二维材料如石墨烯,硅烯、锗烯等电极材料的结构稳定性和超电容储能性质。通过以上理论模拟计算,揭示了二维材料微观结构与电容性能的内在关系,从理论上探讨了一些二维材料作为电极储能材料的可能性。以往人们较多地从提高电极材料比表面积的角度来提高双电层储能性质。本论文则是从提高量子电容的角度出发,围绕解决缺陷、掺杂、表面吸附等方法对二维材料量子电容影响的微观机制这一关键科学问题展开研究,本研究对未来优化电极材料设计、提高双电层超级电容器电化学性能提供了新的思路,为实现高电流密度、高循环稳定性二维电极材料超级电容器奠定一定的理论基础。
许镇潮[8]（2020）在《应变对含点缺陷的ZnO:Ce体系光学性能和磁性的影响》文中认为虽然Ce掺杂对ZnO光学性能和磁性影响的研究在国内外有一定的进展,但是对于Ce掺杂与间隙H原子共存共存以及Ce掺杂与O空位或Zn空位共存对ZnO体系光学性能和磁性影响的第一性原理研究鲜见报道,同时,应变对Ce掺杂、Ce掺杂和间隙H原子共存共存、Ce掺杂和点空位共存的ZnO体系光学性能和磁性影响的研究尚未见报道。为了解决这些问题,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算的方法,计算了不同双轴应变条件下Ce掺杂ZnO体系,Ce掺杂与间隙H原子共存的ZnO体系,以及Ce掺杂与O空位或Zn空位共存的ZnO体系的晶体结构,形成能,能带结构,态密度,磁性以及吸收光谱,研究了应变对Ce掺杂ZnO体系,Ce掺杂与间隙H原子共存的ZnO体系,以及Ce掺杂与O空位或Zn空位共存的ZnO体系电子结构,吸收光谱和磁性的影响。第一,构建一个Ce原子替换一个Zn原子的Ce掺杂ZnO超胞模型,对超胞模型施加不同程度的应变,研究不同应变条件对Ce掺杂ZnO体系的光学性质和磁性的影响。研究表明,在无应变条件下,与未掺杂ZnO相比,Ce掺杂ZnO体系带隙变窄,静介电常数减小,介电函数虚部和吸收光谱均向低能级方向移动。在不同应变条件下,随着压应变的增加,Ce掺杂ZnO体系形成能降低,随着拉应变的增加,Ce掺杂ZnO体系形成能升高。与无应变条件下Ce掺杂ZnO体系相比较,压应变使体系的带隙变宽,复介电函数的虚部整体向高能级方向移动,静介电常数增加,吸收光谱蓝移;拉应变使体系的带隙变窄,复介电函数的虚部整体向低能级方向移动,静介电常数减小,吸收光谱红移。不同应变条件下未掺杂ZnO体系均无磁性。在无应变条件下,Ce掺杂ZnO体系表现为室温铁磁性。无论在压应变条件下还是在拉应变条件下,随着应变程度的增加,Ce掺杂ZnO体系的总磁矩均减小,居里温度均降低。当应变程度为-1%和0%时,体系表现为铁磁性,居里温度达到室温以上;当压应变为-3%和-2%以及拉应变为1%和2%时,体系的居里温度降低到室温以下;当压应变为-5%和-4%以及拉应变为3%,4%和5%时,体系从铁磁性转变为反铁磁性。第二,构建不同间隙位置的存在一个间隙H原子的ZnO超胞模型,以及不同Ce-H间距的一个Ce原子替换一个Zn原子,以及与一个间隙的H原子共存的ZnO超胞模型。对所有超胞模型进行几何结构优化,寻找最稳定的存在一个间隙H原子的ZnO超胞模型和Ce掺杂和间隙H原子共存的ZnO超胞模型。对最稳定的存在一个间隙H原子的ZnO超胞模型和Ce掺杂和间隙H原子共存的ZnO超胞模型施加不同程度的应变,研究不同应变条件下,对存在一个间隙H原子的ZnO以及Ce掺杂和间隙H原子共存的ZnO体系的光学性质和磁性的影响。结果表明,在无应变条件下,与未掺杂ZnO相比,存在一个间隙H原子的ZnO体系和Ce掺与间隙H原子共的ZnO体系带隙变宽,静介电常数增大,介电函数虚部和吸收光谱均向高能级方向移动。在不同应变条件下,随着压应变的增加,掺杂体系的形成能降低,体系更稳定,Ce掺杂和间隙H原子更容易;随着拉应变的增加,掺杂体系的形成能升高,体系更不稳定,Ce掺杂和间隙H原子更困难。掺杂不改变ZnO直接带隙的性质。与无应变条件下的掺杂体系相比,随着压应变的增加,体系的带隙变宽,静介电常数减小,复介电函数的虚部和吸收光谱均向高能量方向移动;随着拉应变的增加,体系的带隙变窄,静介电常数增加,复介电函数的虚部和吸收光谱均向低能量方向移动。在不同应变条件下,存在一个间隙H原子的ZnO体系均无磁性。在无应变条件下,Ce掺杂和间隙H原子共存的ZnO体系表现为室温铁磁性。无论在压应变条件下还是在拉应变条件下,随着应变程度的增加,Ce掺杂和间隙H原子共存的ZnO体系的总磁矩均减小,居里温度均降低。当应变程度为-1%,0%和1%时,体系表现为铁磁性,居里温度达到室温以上;当压应变为-2%和-3%以及拉应变为2%时,体系的居里温度降低到室温以下;当压应变为-4%和-5%以及拉应变为3%、4%和5%时,体系从铁磁性转变为反铁磁性。第三,构建不同Ce-V（点空位）间距的一个Ce原子替换一个Zn原子,以及与一个Zn空位或O空位共存的ZnO超胞模型。对所有超胞模型进行几何结构优化,寻找最稳定的Ce掺杂和Zn空位或O空位共存的ZnO超胞模型。对最稳定的Ce掺杂和Zn空位或O空位共存的ZnO超胞模型施加不同程度的应变,研究不同应变条件对Ce掺杂和点空位共存的ZnO体系的光学性质和磁性的影响。结果表明,在无应变条件下,与未掺杂ZnO相比,Ce掺杂与O空位共存的ZnO体系带隙变宽,静介电常数增大,介电函数虚部和吸收光谱均向高能级方向移动。Ce掺杂与Zn空位共存的ZnO体系带隙变窄,静介电常数增大,介电函数虚部和吸收光谱均向低能级方向移动。在不同应变条件下,压应变使得Ce掺杂与O空位或Zn空位共存的ZnO体系稳定性先减弱后增强,拉应变使得Ce掺杂与O空位或Zn空位共存的ZnO体系稳定性增强。压应变使得Ce掺杂与O空位或Zn空位共存的ZnO体系的带隙变宽,静介电常数减小,复介电函数的虚部整体向高能级方向移动,吸收光谱蓝移;拉应变使得体系的带隙变窄,静介电常数增加,复介电函数的虚部整体向低能级方向移动,吸收光谱红移。无应变条件下Ce掺杂和O空位或Zn空位共存的ZnO体系均表现出室温铁磁性。压应变和拉应变均使得体系的总磁矩减小,居里温度降低。对于Ce掺杂和O空位共存的ZnO体系,当应变程度为-2%,-1%,0%,1%,2%,3%和4%时,体系表现为铁磁性,居里温度达到室温以上;当压应变为-3%和-4%以及拉应变为5%时,体系的居里温度降低到室温以下;当压应变为-5%时,体系从铁磁性转变为反铁磁性。对于Ce掺杂和Zn空位共存的ZnO体系,当应变程度为-1%,0%和1%时,体系表现为铁磁性,居里温度达到室温以上;当压应变为-2%和-3%或拉应变为2%和3%时,体系的居里温度降低到室温以下,当压应变为-4%和-5%或拉应变为4%和5%时,体系由铁磁性转变为反铁磁性。应变对体系带隙影响的机理为:压应变使体系中原子间距减小,各原子的电子云重叠更严重,使占据在相同能级上的电子之间的排斥作用增强,导致价带顶和导带底均向高能级方向移动,但是导带底的移动明显多于价带顶,导致带隙变宽;拉应变使体系中原子间距增大,各原子的电子云重叠减弱,使占据在相同能级上的电子之间的排斥作用减弱,体系价带顶和导带底均向低能级方向移动,但是导带底的移动明显多于价带顶,导致带隙变窄。应变对体系磁性影响的机理为:压应变使体系中磁性原子之间的距离减小,电子云重叠更严重,使原本自旋方向相同的两个未配对的自旋电子之间的排斥作用增强,体系的能量升高。当压应变增加到一定程度时,为了体系的能量最低,原本自旋方向相同的两个自旋电子中的一个发生自旋翻转,与另一个自旋电子所产生的自旋磁矩相抵消,导致体系从铁磁态转变为反铁磁态。此外,拉应变使体系中磁性原子之间的距离增大,电子云重叠减弱,使原本存在与两个磁性原子之间的磁交换作用减弱。当拉应变增加到一定程度时,体系中的磁交换作用完全消失,导致体系从长程有序的铁磁态转变为无序的反铁磁态。研究发现,可以通过应变对未掺杂的ZnO体系,Ce掺杂ZnO体系,存在一个间隙H原子的ZnO体系,Ce掺杂与间隙H原子共存的ZnO体系,以及Ce掺杂与O空位或Zn空位共存的ZnO体系的带隙和吸收光谱进行调控。同时,应变还可以对具有磁性的Ce掺杂ZnO体系,Ce掺杂与间隙H原子共存的ZnO体系,以及Ce掺杂与O空位或Zn空位共存的ZnO体系的磁矩、居里温度以及铁磁性—反铁磁性进行调控。这对设计和制备应变和点缺陷对ZnO:Ce体系的光学材料,稀磁半导体的实现具有重要的理论指导作用。
杨艳敏[9]（2020）在《零带隙半导体PbPdO2电性与磁性的理论研究》文中指出PbPdO2是一种新型的零带隙半导体,特殊的能带结构使其具有对温度、电场、电流和磁场等外部影响极其敏感的物理属性。同时利用过渡族金属元素（如Co、Mn、Ni等）替代PbPdO2中金属晶格位或利用氧空位调控都会使得半导体产生新颖的物理特性,如奇特的巨电致电阻和庞磁电阻效应,这将有力促进PbPdO2半导体在自旋电子器件和新能源材料领域中的广泛应用,因此近年来零带隙PbPdO2半导体材料引起了科研人员的广泛关注。基于实验报道的PbPdO2基半导体多样性且新颖的电学和磁学特性,本工作采用第一性原理密度泛函理论（DFT）和Monte Carlo模拟PbPdO2基半导体在不同微结构下的电学和磁学行为。项目研究内容可分为以下几个部分:（1）研究块体PbPdO2材料特殊的能带结构和原子结构稳定性。利用Phonopy软件研究材料的晶格振动,计算结果表明在PbPdO2的平衡结构的声子谱中不存在虚频成分,稳定的PbPdO2结构的晶格常数与实验测量结果吻合地很好。当PbPdO2在沿a、b和c轴方向有应变（即晶格常数偏差）时,材料的电子能带结构发生了金属绝缘体转变,这时部分声子谱出现了虚频,材料结构变得不稳定。研究结果表明PbPdO2材料的物理性能对晶格常数的变化十分敏感,要想制备出结构稳定且性能优良的PbPdO2基半导体材料,实验制备过程中必须充分考虑外部因素（掺杂缺陷、烧结温度等）对材料结构的影响,以确保获得晶体结构稳定的PbPdO2半导体材料。（2）采用第一性原理研究Co取代不同Pd晶格位下的PbPd0.875Co0.125O2的电子能带结构。计算结果表明,由于Co-O-Co（180°）间接交换效应,Co原子形成绝缘体反铁磁基态;而在一个独特的分子场诱导下会产生能带交叉和p-d耦合,它们导致了Co掺杂的PbPdO2的金属铁磁性。进一步结合蒙特卡罗模拟方法,研究了PbPd0.875Co0.125O2的磁化强度随温度和磁场变化曲线（M-T和M-H曲线）,通过与实验上的测量结果进行比较分析,提出了PbPd0.875Co0.125O2稀磁半导体高温铁磁性的起源。研究结果为未来设计具有高居里温度（Tc）的自旋电子器件提供了新的思路。（3）采用第一性原理,系统地研究了具有（002）择优取向的PbPdO2和PbPd0.75Co0.25O2二维薄膜的电子能带结构和电学性能。研究结果表明,应变导致的PbPdO2能带结构变化与键角和键长的变化密切相关:在二维平面内沿不同方向的单轴应变所诱导的电荷载流子浓度变化呈现出不同的各向异性特征;利用应变效应可以使得PbPd0.75Co0.25O2二维薄膜的电荷载流子浓度增加5～6个数量级。计算结果很好地解释了在大应变诱导下PbPdO2基材料形成的奇特电学性质,这同时也进一步提出了掺杂PbPdO2可能是一种极具应用前景的压阻材料。（4）采用第一性原理,系统地研究了应变对具有（002）择优取向的二维PbPdO2薄膜电子结构的调制。计算结果表明,二维PbPdO2薄膜具有较小的间接间隙,在二维薄膜上施加2%的压缩或拉伸应变,则会发生间接-直接带隙转变。利用价导带不同点的电荷密度差,对这种应变引起的间接-直接带隙转变进行了详细的分析,利用由于Pd-O键在应变下的键长和角度的变化、以及电荷转移和电荷极化的势垒很好地解释了应变作用下PbPdO2间接-直接带隙转变。同时发现对于（002）择优取向二维PbPdO2薄膜,沿x轴方向,理论计算的电子和空穴的载流子迁移率分别为11645.31和694.6 cm2V-1s-1,沿y轴方向,电子和空穴的载流子迁移率分别为935.05和16.05cm2V-1s-1。计算的PbPdO2二维薄膜的电子迁移率大于二维MoS2(∽400 cm2V-1s-1)的迁移率,与InSe(∽103cm2V-1s-1)和黑磷烯(103104 cm2V-1s-1)相当。研究结果表明,层状结构的PbPdO2有望成为高迁移率的电子器件。（5）构建合理的二维不同取向PbPdO2薄膜的界面晶格失配应变效应的模型,研究了沉积薄膜（100）Mg O晶格失配外延层（（211）和（002）取向的应变PbPdO2薄膜）的界面结构以及界面晶格失配应变效应对PbPdO2薄膜能带结构的影响。研究结果表明,如果将PbPdO2薄膜的界面晶格失配应变限定在5%范围内,二维PbPdO2薄膜的带隙结构不会发生显着改变,理论结合很好地与实验结果吻合,这充分论证了所构建的界面模型的科学性和可行性,将为后续的理论研究奠定了很好的基础。（6）采用第一性原理研究了（002）和（211）择优取向二维PbPdO2薄膜的电子结构。计算结果表明,施加电场可以使得（002）和（211）择优取向PbPdO2二维薄膜表现出不同的带隙和载流子浓度变化行为。相比于（211）择优取向的PbPdO2薄膜,（002）择优取向的PbPdO2薄膜的带隙较小,但其带隙对电场调制表现出很高的灵敏度。同时,在（002）择优取向PbPdO2二维薄膜中,电阻率的电场调制率可达3～4个数量级,研究结果很好解释了PbPdO2的巨电致电阻的可能起源。
吴亚丽[10]（2020）在《B2型NiSc/NiAl掺杂金属间化合物力学性能的第一性原理及实验研究》文中认为B2型NiSc和NiAl金属间化合物在高温结构材料领域有着光明的应用前景,但是它们却具有共同的缺点—室温塑性差,这会极大地阻碍其广泛应用。本文首先运用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统研究了Al掺杂浓度对NiSc金属间化合物（Al浓度为0 at.%、3.125 at.%、4.167 at.%、6.25 at.%和12.5 at.%）以及Sc掺杂浓度对NiAl金属间化合物（Sc浓度为0 at.%、2.78 at.%、3.125 at.%、4.167at.%和6.25 at.%）的晶格结构、相稳定性、择优占位、力学模量以及塑性等方面的影响,并从微观电子成键角度揭示了掺杂量对两种金属间化合物力学性能影响的本质原因。然后基于理论研究结果,从实验上研究了不同Al掺杂浓度的NiSc合金和不同Sc掺杂浓度的NiAl合金亚快速凝固组织特性及演变规律,分析了掺杂浓度对两种合金中B2相的弹性模量和塑性的影响,验证了第一性原理预测结果的正确性。主要的结果如下:Ni-Sc系金属间化合物计算结果表明,Ni-Sc系五种金属间化合物均具有热力学稳定性和力学稳定性,其中以NiSc在常温下的热力学稳定性最好。五种化合物均具有本征延性,其中以NiSc2的延性最好,NiSc次之。Ni-Sc系金属间化合物的抗体积变形力、抗剪切力、刚度以及共价键强随Sc含量的减少逐渐增强。Ni2Sc,NiSc和NiSc2化合物几乎没有磁性,而Ni5Sc和Ni7Sc2则是磁性化合物。对比分析后发现NiSc是五种Ni-Sc系合金中塑性较为理想且具有B2结构的RM非磁性金属间化合物。Al掺杂B2-NiSc金属间化合物和Sc掺杂B2-NiAl金属间化合物的计算结果表明,所研究浓度的Al掺杂引起NiSc化合物的晶格畸变率在3.25%以内,所研究浓度的Sc掺杂引起NiAl化合物的晶格畸变率在2.5%以内。所有Al掺杂NiSc体系以及Sc掺杂NiAl体系均满足热力学稳定性和力学稳定性。在Al掺杂NiSc体系中,Al原子更倾向于优先占据Sc位;在Sc掺杂NiAl体系中,Sc原子更倾向于优先占据Al位。力学性能方面,对于Al取代Sc掺杂的NiSc体系,Al元素的加入可以提高B2-NiSc金属间化合物的延展性,并且随Al掺杂浓度的增加,合金中Ni与Sc原子间的共价键逐渐减弱,金属键逐渐增强,延展性逐渐得到提高。此外,NiSc、Ni16Sc15Al和Ni8Sc7Al化合物的刚度、共价键强以及熔点相接近,而Ni12Sc11Al和Ni4Sc3Al相接近,并且后两者均比前三者的值小。对于Sc掺杂NiAl体系的力学性能,Sc元素添加后,由于合金体系中Ni、Al原子间的共价键受到抑制,金属性增强,因此NiAl合金的延展性得到提高,并且随Sc含量的增加总体上呈现增强趋势。在同一掺杂浓度下,Sc取代Ni掺杂化合物的延展性比Sc取代Al掺杂化合物的更好。NiAl掺杂化合物的抗体积变化力、抗剪切力、刚度、共价键强以及熔点等随Sc浓度的逐渐增加总体呈减弱趋势。同一掺杂浓度下,与Sc取代Ni掺杂化合物相比,Sc取代Al掺杂化合物对体积变化和剪切变形的抵抗力更大,刚度和共价键更强,熔点更高。Al掺杂合金Ni50Sc50-xAlx（x=3.125、4.167和6.25）和Sc掺杂合金Ni50Al50-xScx（x=4.167和6.25）的实验结果表明,无论是水冷铜模凝固态组织还是均匀化退火热处理组织,两类掺杂合金中除具有基体B2相外都还具有第二相,且随掺杂量的增加,Ni50Sc50-xAlx系列合金中B2-NiSc相逐渐减少,Ni2Sc相逐渐增多,Ni50Al50-xScx系列合金中B2-NiAl相逐渐减少,Ni2Al Sc相逐渐增多。Ni50Sc50-xAlx掺杂合金B2-NiSc相中置换固溶进的Al原子浓度随Al掺杂量的增加而增多,并且Al原子置换取代Sc原子的几率略高于Ni原子。Ni50Al50-xScx掺杂合金B2-NiAl相中置换固溶进的Sc原子浓度随Sc掺杂量的增加而增多,但由于B2-NiAl有均相区,所以仅据EDS分析结果无法判断Sc元素到底置换取代Ni和Al哪种原子的几率更高。力学性能方面,均匀化退火后,Ni50Sc50-xAlx和Ni50Al50-xScx系列掺杂合金中B2相的弹性模量虽均低于掺杂前,但塑性却都得到了一定提高。此实验结果与与第一性原理的预测结果相吻合。理论和实验研究表明,尽管纯NiAl具有比纯NiSc更高的熔点和力学模量,但纯NiSc却具有比纯NiAl更好的本征塑性。对于同一掺杂浓度下的塑性,Al取代Sc掺杂的NiSc相要大于Sc取代Al掺杂的NiAl相,但是却小于Sc取代Ni掺杂的NiAl相。
二、Mg,Al掺杂对LiCoO_2体系电子结构影响的第一原理研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Mg,Al掺杂对LiCoO_2体系电子结构影响的第一原理研究（论文提纲范文）
（1）碳和g-CxNy中的电荷分布（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 碳同素异形体的研究现状 |
| 1.2.1 零维碳材料 |
| 1.2.2 一维碳材料 |
| 1.2.3 二维碳材料 |
| 1.2.4 三维碳材料 |
| 1.3 石墨相氮化碳g-C_xN_y的研究现状 |
| 1.3.1 石墨相氮化碳g-C_xN_y的结构 |
| 1.3.2 单层石墨相氮化碳g-C_xN_y的制备 |
| 1.3.3 石墨相氮化碳g-C_xN_y电子结构的优化 |
| 1.4 本文的研究意义和研究内容 |
| 1.5 创新点 |
| 第2章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 理论基础 |
| 2.1.1 密度泛函理论 |
| 2.1.2 半经验分子轨道法 |
| 2.2 计算方法 |
| 2.2.1 采用BFGS拟牛顿法几何优化 |
| 2.2.2 Mulliken电荷 |
| 2.3 计算软件介绍 |
| 2.3.1 MOPAC |
| 2.3.2 CASTEP |
| 第3章 不同维度碳的电荷不均匀性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法和模型 |
| 3.2.1 计算方法 |
| 3.2.2 计算模型 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.3.1 零维碳材料 |
| 3.3.2 一维碳材料 |
| 3.3.3 二维碳材料 |
| 3.3.4 三维碳材料 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 尺寸和边缘形状对石墨烯电荷不均匀性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 电荷分布与几何结构 |
| 4.3.2 局部电荷分布 |
| 4.4 .本章小结 |
| 第5章 环[18]碳和环碳氧化物在Na Cl表面的耦合效应和电荷重分布 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型构建和计算方法 |
| 5.3 计算结果分析 |
| 5.3.1 电子结构 |
| 5.3.2 势垒计算 |
| 5.3.3 电荷重新分布 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 石墨相氮化碳g-C_xN_y中的电荷分布 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法和模型 |
| 6.3 计算结果分析 |
| 6.3.1 g-CN纳米片的电荷分布 |
| 6.3.2 g-C_2N纳米片的电荷分布 |
| 6.3.3 g-C_3N_4纳米片的电荷分布 |
| 6.3.4 尺寸效应和奇偶效应 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读博士期间发表的学术论文 |
（3）Mg-Sn基合金结构及物理性能的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 镁及镁合金性能特点概述 |
| 1.2 镁的合金化 |
| 1.3 镁合金的研究现状 |
| 1.3.1 实验研究动态 |
| 1.3.1.1 Mg-Al合金 |
| 1.3.1.2 Mg-Zn合金 |
| 1.3.1.3 Mg-RE合金 |
| 1.3.1.4 Mg-Mn合金 |
| 1.3.1.5 Mg-Li合金 |
| 1.3.1.6 Mg-Sn合金 |
| 1.3.2 理论研究动态 |
| 1.4 研究内容及意义 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 理论基础及研究方法 |
| 2.1 三大近似 |
| 2.1.1 非相对论近似 |
| 2.1.2 绝热近似 |
| 2.1.3 单电子近似或轨道近似 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Thomas-Fermi模型 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.3 交换一关联泛函近似 |
| 2.4 赝势 |
| 2.5 计算软件 |
| 第3章 合金元素对Mg结构、弹性性能及热力学性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构优化与稳定性 |
| 3.3.2 电子结构 |
| 3.3.3 弹性性能 |
| 3.3.4 热力学性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Li元素掺杂对Mg_2Sn结构、弹性性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 计算结果与分析 |
| 4.3.1 Li_xMg_(16)Sn_8 (x=0,1,2,3)晶体模型 |
| 4.3.2 Li_xMg_(16)Sn_8 (x=0,1,2,3)的形成焓和结合能 |
| 4.3.3 Li_xMg_(16)Sn_8 (x=0,1,2,3)弹性性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Mg-Sn基四元合金析出相结构、弹性及热性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Mg-Sn-Si-Ca(Sr)合金中金属间化合物的结构、电子、弹性和热力学计算 |
| 5.2.1 计算方法 |
| 5.2.2 计算结果与分析 |
| 5.2.2.1 晶型结构与稳定性 |
| 5.2.2.2 电子结构 |
| 5.2.2.3 弹性性能 |
| 5.2.2.4 热力学性能 |
| 5.3 Mg-Sn-Mn(Si)-La合金中Mg_(17)La_2、La_5Sn_3及La_5Si_4结构、弹性和热力学计算 |
| 5.3.1 计算方法 |
| 5.3.2 计算结果和分析 |
| 5.3.2.1 晶型结构与稳定性 |
| 5.3.2.2 电子结构 |
| 5.3.2.3 弹性性能 |
| 5.3.2.4 热力学性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 压力下Mg_xLa(x=1,2,3)结构及物理性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法 |
| 6.3 计算结果与分析 |
| 6.3.1 压力对晶型结构的影响 |
| 6.3.2 压力对电子结构的影响 |
| 6.3.3 压力对力学性能的影响 |
| 6.3.4 压力对热力学性能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）高稳定磷酸钒锂的制备与掺杂及其储锂行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 锂离子电池概述 |
| 1.3 锂离子电池正极材料概述 |
| 1.3.1 岩盐结构金属氧化物 |
| 1.3.2 尖晶石型材料 |
| 1.3.3 聚阴离子型材料 |
| 1.4 聚阴离子型正极材料磷酸钒锂的研究进展 |
| 1.4.1 磷酸钒锂的晶体结构及其锂离子脱嵌机制 |
| 1.4.2 磷酸钒锂的合成方法 |
| 1.4.3 磷酸钒锂的改性研究 |
| 1.4.4 磷酸钒锂待深入研究的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与分析测试方法 |
| 2.1 实验试剂与设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 仪器和设备 |
| 2.2 材料合成方法 |
| 2.2.1 磷酸钒锂/碳复合材料的制备 |
| 2.2.2 锂离子富余磷酸钒锂/碳材料的合成 |
| 2.2.3 离子掺杂磷酸钒锂/碳材料的合成 |
| 2.3 物理性能表征 |
| 2.3.1 原子发射光谱 |
| 2.3.2 X射线衍射测试及其Rietveld精修 |
| 2.3.3 扫描电子显微镜 |
| 2.3.4 透射电子显微镜及其模拟 |
| 2.3.5 X射线光电子能谱 |
| 2.3.6 同步辐射X射线吸收谱 |
| 2.4 电化学性能测试 |
| 2.4.1 极片制作与电池组装 |
| 2.4.2 恒流充放电测试 |
| 2.4.3 循环伏安测试 |
| 2.4.4 电化学阻抗测试 |
| 2.4.5 恒电流间歇电位滴定测试 |
| 2.5 理论计算方法 |
| 2.5.1 能量及其电势计算 |
| 2.5.2 电子结构计算 |
| 2.5.3 离子输运行为计算 |
| 2.5.4 理论计算软件包 |
| 第3章 (100)面暴露的磷酸钒锂纳米片的制备及储锂行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 磷酸钒锂材料锂离子脱嵌行为的理论研究 |
| 3.2.1 热力学稳定性与电势 |
| 3.2.2 电子结构演变规律 |
| 3.2.3 各向异性离子输运行为 |
| 3.2.4 磷酸钒锂与碳界面结构研究 |
| 3.3 (100)面暴露的磷酸钒锂纳米片的构筑及其电化学性能研究 |
| 3.3.1 磷酸钒锂纳米片的合成与结构表征 |
| 3.3.2 磷酸钒锂纳米片的储锂性能 |
| 3.3.3 磷酸钒锂纳米片电极容量衰减行为研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 锂富余磷酸钒锂的结构及储锂行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 锂富余磷酸钒锂的合成策略探讨 |
| 4.2.1 锂富余磷酸钒锂形成的理论预测 |
| 4.2.2 锂富余磷酸钒锂形成的实验验证 |
| 4.3 锂富余磷酸钒锂的结构解析与储锂行为 |
| 4.3.1 锂富余磷酸钒锂的精细结构解析 |
| 4.3.2 锂富余磷酸钒锂的电化学储锂行为 |
| 4.4 富余锂对磷酸钒锂材料的改性机制研究 |
| 4.4.1 富余锂对材料电子结构的调谐规律 |
| 4.4.2 富余锂对离子输运行为的影响机制 |
| 4.4.3 富余锂对循环过程中容量衰减的影响研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 离子掺杂对磷酸钒锂结构与储锂行为的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 金属离子掺杂行为的理论预测 |
| 5.2.1 磷酸钒锂本征缺陷研究 |
| 5.2.2 常见短周期金属离子掺杂位点研究 |
| 5.3 镁离子掺杂行为研究 |
| 5.3.1 镁离子掺杂磷酸钒锂的制备与物理表征 |
| 5.3.2 镁离子掺杂磷酸钒锂的储锂行为研究 |
| 5.3.3 位点依赖电化学行为的根源 |
| 5.4 金属离子掺杂的机理探讨 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）氧化铈锆固溶体稳定性及储氧性能第一原理理论研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 汽车尾气排放标准 |
| 2.2 汽车尾气排放控制和净化技术 |
| 2.2.1 汽车尾气净化催化剂的发展 |
| 2.2.2 当前存在的问题 |
| 2.3 铈锆储氧材料应用及研究进展 |
| 2.4 铈锆复合氧化物的掺杂改性研究 |
| 2.4.1 碱金属掺杂改性研究 |
| 2.4.2 过渡金属掺杂改性研究 |
| 2.4.3 稀土金属掺杂改性研究 |
| 2.4.4 其他金属掺杂改性研究 |
| 2.5 第一性原理计算在铈基催化材料中的应用 |
| 2.5.1 贵金属原子吸附与掺杂对催化活性影响 |
| 2.5.2 过渡金属与稀土金属掺杂对铈基材料催化性能的研究 |
| 2.5.3 环境因素对铈基材料催化性能影响研究 |
| 2.6 论文研究目的、内容及创新点 |
| 2.6.1 研究内容 |
| 2.6.2 研究创新点 |
| 3 量子力学第一原理计算方法 |
| 3.1 绝热近似 |
| 3.2 单电子近似 |
| 3.3 密度泛函理论 |
| 3.3.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 3.3.2 Kohn-Sham方程 |
| 3.4 交换关联泛函 |
| 3.5 第一原理分子动力学 |
| 3.6 第一原理计算程序VASP |
| 4 铈锆基催化材料均匀性与性能优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 双掺杂计算结果与讨论 |
| 4.3.1 掺杂体系形成能计算 |
| 4.3.2 双掺杂体系中M-Zr原子团耦合能的计算 |
| 4.3.3 双掺杂体系的电子结构计算 |
| 4.3.4 双掺杂体系拉伸模拟计算 |
| 4.3.5 双掺杂体系中氧空位的形成 |
| 4.3.6 双掺杂体系中元素最佳掺杂比例计算 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 铈锆固溶体热稳定性表征与量化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 分子动力学模拟计算结果与讨论 |
| 5.3.1 纯氧化铈体相分子动力学模拟 |
| 5.3.2 Ce_(0.5)Zr_(0.5)O_2体相分子动力学模拟 |
| 5.3.3 氧化铈锆表面模型分子动力学模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 铈原子价态变化过程机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 混合价态模型的构建 |
| 6.3.2 氧空位与Ce价态变化关系 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）轻金属配位氢化物储氢材料的放氢机理及性能改善 ——密度泛函理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 氢能 |
| 1.2 储氢方式分类及储氢技术目标 |
| 1.3 金属配位氢化物储氢材料 |
| 1.3.1 金属铝氢化物 |
| 1.3.2 金属氮氢化物 |
| 1.3.3 金属硼氢化物 |
| 1.4 LiBH_4储氢材料的研究进展 |
| 1.4.1 LiBH_4的合成及其性质 |
| 1.4.2 LiBH_4的吸/放氢性能 |
| 1.4.3 LiBH_4吸/放氢性能改进 |
| 1.5 Mg(BH_4)_2储氢材料的研究进展 |
| 1.5.1 Mg(BH_4)_2的晶体结构及热解行为 |
| 1.5.2 Mg(BH_4)_2储氢材料的性能改进 |
| 1.6 氨合金属硼氢化物的研究进展 |
| 1.6.1 氨合硼氢化镁 |
| 1.6.2 氨合硼氢化锂 |
| 1.6.3 氨合硼氢化钙 |
| 1.7 问题的提出和本文主要研究内容 |
| 第二章 理论基础和计算软件 |
| 2.1 量子化学概述 |
| 2.2 密度泛函理论基础 |
| 2.2.1 Thomas-Fermi模型 |
| 2.2.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.4 交换关联泛函 |
| 2.3 密度泛函理论的应用 |
| 2.4 本文用到的相关软件包简介 |
| 2.4.1 VASP软件包 |
| 2.4.2 LOBSTER程序 |
| 2.4.3 VESTA程序 |
| 第三章 过渡金属掺杂硼氢化锂体系的第一性原理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构弛豫与过渡金属替代 |
| 3.3.2 电子结构和机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 金属/非金属双掺杂对提高硼氢化锂放氢性能的协同作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 晶体结构 |
| 4.3.2 双掺杂对LiBH_4热稳定性和脱氢能的影响 |
| 4.3.3 电子结构分析 |
| 4.3.4 放氢机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 硼氢化镁放氢机理及金属添加剂对其动力学的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 晶体性质 |
| 5.3.2 氢相关缺陷 |
| 5.3.3 镁相关缺陷 |
| 5.3.4 硼相关缺陷 |
| 5.3.5 Mg(BH_4)_2放氢机理分析 |
| 5.3.6 金属添加剂对Mg(BH_4)_2的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Ca(BH_4)_2·2NH_3 放氢机理及金属添加剂对其动力学的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 晶体结构特征 |
| 6.3.2 氢相关缺陷 |
| 6.3.3 钙相关缺陷 |
| 6.3.4 硼相关缺陷 |
| 6.3.5 氮相关缺陷 |
| 6.3.6 Ca(BH_4)_2·2NH_3 放氢机理 |
| 6.3.7 金属添加剂的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）典型二维电极材料量子电容的第一性原理计算研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超级电容器简介 |
| 1.2 超级电容器工作原理及分类 |
| 1.3 超级电容器面临的问题 |
| 1.4 二维电极材料的研究现状 |
| 1.4.1 石墨烯基电极材料 |
| 1.4.2 硅烯、锗烯电极材料 |
| 1.4.3 二硫化钼电极材料 |
| 1.4.4 MXene二维材料 |
| 1.5 选题依据及研究内容 |
| 第2章 基础理论与计算方法 |
| 2.1 第一原理介绍 |
| 2.2 量子力学基础 |
| 2.2.1 薛定谔方程 |
| 2.2.2 Born-Oppenheimer绝热近似 |
| 2.2.3 Hartree-Fock单电子近似 |
| 2.3 密度泛函理论 |
| 2.3.1 Honhenberg-Kohn定理 |
| 2.3.2 Kohn-Sham理论 |
| 2.3.3 交换关联泛函 |
| 2.3.4 赝势简介 |
| 2.4 VASP软件包简介 |
| 第3章 掺杂及吸附的石墨烯的电子结构及储能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法及模型 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 掺杂原子对石墨烯晶体结构和电子结构的影响 |
| 3.3.2 掺杂浓度及缺陷浓度对石墨烯量子电容的影响 |
| 3.3.3 共掺杂对石墨烯量子电容的影响 |
| 3.3.4 金属原子吸附对石墨烯量子电容的影响 |
| 3.3.5 Pt、Li团簇吸附对石墨烯储能性质的影响 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 硅烯的量子电容调制及热力学稳定性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法及模型 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 缺陷、吸附、掺杂硅烯的热力学稳定性研究 |
| 4.3.2 金属原子掺杂对硅烯量子电容的影响 |
| 4.3.3 Ti、Au吸附浓度对硅烯量子电容的影响 |
| 4.3.4 缺陷及非金属原子掺杂对硅烯量子电容的影响 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 缺陷及掺杂对锗烯的电子结构调制及对超电容储能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法及模型 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 缺陷锗烯和金属原子在锗烯上吸附的稳定性研究 |
| 5.3.2 缺陷对锗烯电子结构和量子电容的调制 |
| 5.3.3 金属原子对锗烯电子结构和量子电容的调制 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 单层二硫化钼的量子电容调制及热力学稳定性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法及模型 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 缺陷及掺杂MoS_2的热力学稳定性 |
| 6.3.2 掺杂金属原子和浓度对单层MoS_2量子电容的调制 |
| 6.3.3 非金属原子掺杂和掺杂浓度对单层MoS_2的量子电容的调制 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 全文结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间公开发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）应变对含点缺陷的ZnO:Ce体系光学性能和磁性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氧化锌的晶体结构和性质 |
| 1.3 掺杂ZnO半导体的研究现状 |
| 1.3.1 主族元素掺杂ZnO半导体的研究现状 |
| 1.3.2 过渡金属掺杂ZnO半导体的研究现状 |
| 1.3.3 稀土金属掺杂ZnO半导体的研究现状 |
| 1.4 稀土金属Ce掺杂ZnO半导体的研究现状 |
| 1.5 应变对晶体性能的影响 |
| 1.6 主要研究内容及意义 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 第一性原理简介 |
| 2.1.1 多粒子体系的薛定谔方程 |
| 2.1.2 Born-Oppenheimer绝热近似 |
| 2.1.3 密度泛函理论 |
| 2.1.4 交换关联能 |
| 2.2 应变理论 |
| 2.3 形成能计算 |
| 2.4 重整化理论 |
| 2.5 光学性质 |
| 2.6 稀磁半导体的磁性机理 |
| 第三章 应变对Ce掺杂ZnO光学性能和磁性的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型和计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 结构和稳定性分析 |
| 3.3.2 简并化分析 |
| 3.3.3 能带结构分析 |
| 3.3.4 介电函数分析 |
| 3.3.5 吸收光谱分析 |
| 3.3.6 磁性机理分析 |
| 3.3.7 总磁矩和居里温度分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 应变对Ce掺杂与间隙H原子共存的ZnO光学性能和磁性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型与计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 结构和稳定性分析 |
| 4.3.2 能带结构分析 |
| 4.3.3 陷阱效应分析 |
| 4.3.4 介电常数分析 |
| 4.3.5 吸收光谱分析 |
| 4.3.6 磁性机理分析 |
| 4.3.7 总磁矩和居里温度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 应变对Ce掺杂与点空位共存的ZnO光学性能和磁性的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型和计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 结构和稳定性分析 |
| 5.3.2 能带结构分析 |
| 5.3.3 陷阱效应分析 |
| 5.3.4 介电常数分析 |
| 5.3.5 吸收光谱分析 |
| 5.3.6 磁性机理分析 |
| 5.3.7 总磁矩和居里温度分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（9）零带隙半导体PbPdO2电性与磁性的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 零带隙及自旋零带隙半导体 |
| 第二节 PbPdO_2零带隙半导体研究进展 |
| 第三节 本文的选题依据、意义和研究内容 |
| 第二章 理论基础和计算软件简介 |
| 第一节 密度泛函理论基础 |
| 1.Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.Kohn-Sham方程 |
| 3.广义梯度近似 |
| 第二节 晶格动力学理论 |
| 第三节 经典自旋模型的Monte Carlo模拟 |
| 第四节 计算软件简介 |
| 第三章 PbPdO_2零带隙半导体的原子结构和稳定性 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第四章 Co掺杂PbPdO_2半导体的高温铁磁性起源 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型 |
| 1.第一性原理计算 |
| 2.经典自旋体系中的Monte Carlo模拟 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第五章 面内任意取向单轴应力对二维PbPdO_2和PbPd_(0.75)Co_(0.25)O_2薄膜输运性质的调制 |
| 第一节 研究背景和意义 |
| 第二节 模型和计算细节 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第六章 应力对二维(002)择优取向PbPdO_2薄膜的间接-直接带隙的调制及载流子迁移率的计算 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型与计算细节 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第七章 界面晶格失配对二维PbPdO_2薄膜带隙的影响 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 理论模型 |
| 1.界面构建 |
| 2.两种表面超原胞的构建 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第八章 电场对不同择优取向PbPdO_2薄膜电子能带特性的调制 |
| 第一节 研究背景 |
| 第二节 模型和计算细节 |
| 第三节 结果与讨论 |
| 第四节 本章小结 |
| 第九章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）B2型NiSc/NiAl掺杂金属间化合物力学性能的第一性原理及实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 金属间化合物 |
| 1.1.1 金属间化合物概述 |
| 1.1.2 B2型金属间化合物概述 |
| 1.2 NiSc金属间化合物 |
| 1.2.1 NiSc金属间化合物简介 |
| 1.2.2 NiSc金属间化合物研究现状 |
| 1.3 NiAl金属间化合物 |
| 1.3.1 NiAl金属间化合物的物理化学性能 |
| 1.3.2 NiAl金属间化合物的力学性能 |
| 1.4 合金化对NiAl金属间化合物的改性 |
| 1.5 计算材料科学的合金化研究 |
| 1.5.1 NiAl金属间化合物的合金化计算 |
| 1.5.2 其它金属间化合物的合金化计算 |
| 1.6 选题依据和研究内容 |
| 1.6.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.6.2 课题研究的内容 |
| 2 计算与实验方法 |
| 2.1 计算方法 |
| 2.1.1 第一性原理概述 |
| 2.1.2 多粒子系统的薛定谔(Schr?dinger)方程 |
| 2.1.3 玻恩-奥本海默(Born-Oppenheimer)近似 |
| 2.1.4 哈特里-福克(Hartree-Fock)近似 |
| 2.1.5 密度泛函理论(Density Functional Theory) |
| 2.1.6 交换-关联能泛函 |
| 2.1.7 赝势 |
| 2.1.8 CASTEP(Cambridge Sequential Total Energy package)简介 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 实验合金的选取 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.2.3 试样的制备 |
| 2.2.4 试样的测试分析方法 |
| 2.2.5 力学性能实验 |
| 2.3 研究技术路线 |
| 3 Ni-Sc系金属间化合物结构和力学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型 |
| 3.3 计算方法细节 |
| 3.4 计算结果与讨论 |
| 3.4.1 晶格结构 |
| 3.4.2 形成焓与结构稳定性 |
| 3.4.3 力学性能分析 |
| 3.4.4 德拜温度 |
| 3.4.5 电子态密度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Al掺杂对B2-NiSc金属间化合物结构和性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型与方法 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 晶格结构 |
| 4.3.2 结构稳定性与选择占位 |
| 4.3.3 力学性能分析 |
| 4.3.4 德拜温度 |
| 4.3.5 电子态密度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Al掺杂NiSc合金组织及B2-NiSc相力学性能的实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Al掺杂NiSc合金的微观组织 |
| 5.2.1 水冷铜模凝固态掺杂合金的组织与分析 |
| 5.2.2 掺杂合金热处理组织与分析 |
| 5.3 热处理后Ni_(50)Sc_(50-x)Al_x合金B2-NiSc相的力学性能 |
| 5.3.1 热处理后Ni_(50)Sc_(50-x)Al_x合金B2-NiSc相的弹性模量 |
| 5.3.2 热处理后Ni_(50)Sc_(50-x)Al_x合金B2-NiSc相的塑性 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 Sc掺杂对B2-NiAl金属间化合物结构和性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算模型与方法 |
| 6.3 计算结果与讨论 |
| 6.3.1 晶格结构 |
| 6.3.2 结构稳定性与选择占位 |
| 6.3.3 力学性能分析 |
| 6.3.4 德拜温度 |
| 6.3.5 电子态密度分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 Sc掺杂NiAl合金组织及B2-NiAl相力学性能的实验研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 Sc掺杂NiAl合金的微观组织 |
| 7.2.1 水冷铜模凝固态掺杂合金的组织与分析 |
| 7.2.2 掺杂合金热处理组织与分析 |
| 7.3 热处理后Ni_(50)Al_(50-x)Sc_x合金B2-NiAl相的力学性能 |
| 7.3.1 热处理后Ni_(50)Al_(50-x)Sc_x合金B2-NiAl相的弹性模量 |
| 7.3.2 热处理后Ni_(50)Al_(50-x)Sc_x合金B2-NiAl相的塑性 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 结论与创新点 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、Mg,Al掺杂对LiCoO_2体系电子结构影响的第一原理研究（论文参考文献）
- [1]碳和g-CxNy中的电荷分布[D]. 梁泽芬. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]第一性原理研究Mg掺杂对LiCoO2正极材料结构稳定性及其电子结构的影响[J]. 林洪斌,林春,陈越,钟克华,张健敏,许桂贵,黄志高. 物理学报, 2021(13)
- [3]Mg-Sn基合金结构及物理性能的第一性原理研究[D]. 李艳. 中北大学, 2020(03)
- [4]高稳定磷酸钒锂的制备与掺杂及其储锂行为研究[D]. 李如宏. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [5]氧化铈锆固溶体稳定性及储氧性能第一原理理论研究[D]. 周格格. 北京科技大学, 2020(01)
- [6]轻金属配位氢化物储氢材料的放氢机理及性能改善 ——密度泛函理论研究[D]. 黄卓楠. 西北大学, 2020(01)
- [7]典型二维电极材料量子电容的第一性原理计算研究[D]. 徐强. 吉林大学, 2020(08)
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