杂质对金属-半导体界面电子态的影响

本文用一线紧束缚模型(1DTB)和格林函数(GF)方法研究了杂质对金属-半导体界面电子态的影响。该模型包括一个一维半无限金属(含有单个杂质,用Koster-Slater模型描述)和一个一维半无限的半导休(用Bose和Foo的s、p轨道交替排列的模型描述).并以Ni-ZnO系统为例,对不同的杂质及其处于不同的位置时分别计算了界面处半导体一边的电子态密度和界面态能级,以此来观察杂质对界面电子态的影响.

氧原子在具有Pt皮肤的Pt_3Ni(111)表面的吸附和扩散(英文)

用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了氧原子在具有Pt皮肤的Pt3Ni(111)[记为Pt-skin-Pt3Ni(111)]表面的吸附和扩散特性.重点研究了氧原子在Pt-skin-Pt3Ni(111)表面的扩散问题,这对理解Pt-skin-Pt3Ni(111)催化剂的高催化活性有重要意义.结果表明:氧原子容易吸附在fcc位;催化剂Pt3Ni中的Ni原子对催化剂的电子结构有很大影响,从而改变了其对氧原子的吸附.用推拉弹性带(NEB)方法搜索氧原子的扩散势垒,并解释了Pt-skin-Pt3Ni(111)催化剂的高催化活性.

Cu_x(x=1-4)团簇在CeO_2(111)表面的吸附(英文)

用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Cu团簇(Cux,x=1-4)在CeO2(111)表面的吸附.研究发现当团簇比较小时(x=2,3),倾向于平铺表面;当x=4时,Cu团簇在CeO2(111)表面以三维的四面体结构吸附较为稳定,从Cu 3d到Ce 4f的电荷转移使Cu团簇带正电荷.由二维的菱形结构到三维的四面体结构的转变势垒为1.05 eV,并且其中一个Cu原子直接迁移到另外三个Cu原子的空位顶部的转变路径比较有利.在Cu团簇与CeO2的相互作用过程中,Cu-O和Cu-Cu相互作用的竞争最终决定了Cu团簇在CeO2上的形貌.这种CeO2(111)负载的带正电的三维Cu团簇将对水分解,进而对水煤气反应具有高的催化活性.

校级物理实验竞赛

1主要内容2015年我们举办了首届校级物理实验竞赛,目的在于充分发挥我校国家级物理实验教学示范中心的示范与共享作用,展示我校物理实验教学改革的成果,不断提高物理实验教学质量,激发大学生对物理实验的兴趣,培养大学生严谨的学习态度、科学的研究方法、综合运用物理知识解决实际问题和实验研究的能力,提高学生的创新意识,

Mn与GaAs(001)表面相互作用的理论研究

近年来，铁磁金属或铁磁金属化合物在半导体表面上的外延生长引起了人们的极大兴趣，这种“铁磁体／半导体”异质结集磁性和半导体电子学于一体，具有广泛的应用前景．Ｔａｎａｋａ等人成功地在ＧａＡｓ（００１）表面上生长了Ｍｎ－基化合物：δ－ＭｎＧａ、α－ＭｎＡｓ...

CO和O在无序二元合金AgPd上的吸附

本文用一维紧束缚模型和单电子化学吸附理论.在平均 T 矩阵近似下,研究了CO 和 O 在 AgPd 合金上的化学吸附特性.结果表明:(1) 在 Pd 的浓度低于85%的范围内,O在 AgPd 合金上的吸附随 Pd 的浓度的增加而加强;在 AgPd 浓度比率为15:85时吸附最强;Pd 的浓度高于85%时,随 Pd 浓度的增加。O 在 AgPd 合金上的吸附略呈减弱趋势.(2) CO在 AgPd 合金上的吸附随 Pd 浓度的增加而增强.

有晶格畸变晶体的表面电子态密度

本文用一维紧束缚模型和格林函数方法研究了有晶格畸变晶体的表面电子结构,考虑了晶格弛豫和表面原子库仑积分的变化,分别计算了不同情况下的表面电子密度(SDOS),并以N_1,W晶体为例,给出了其SDOS曲线。对计算结果与理想表面的SDOS曲线进行了比较讨论。

过渡金属碳化物负载的高性能纳米电极催化剂第一性原理研究

质子交换膜燃料电池因其环境友好,能量转换效率高,便携等优点受到研究者们的广泛关注.其传统的催化剂为Pt/C(Pt负载在炭黑上),但是Pt/C催化剂存在的Pt价格昂贵且易CO中毒、炭黑易腐蚀等问题,限制了质子交换膜燃料电池的广泛应用.亟待寻求廉价、高效、稳定的新型电极催化剂.运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从原子、电子层面对过渡金属碳化物负载的纳米金属体系进行了对比研究,设计和筛选出了催化活性好、稳定性高的纳米复合催化剂,为新型电极催化剂的优化设计提供了理论指导.

师范院校创新型人才培养模式的研究与实践

为了提高师范院校物理学专业人才培养质量,进行了人才培养模式的改革,其核心举措包括:实施"3+1"分流培养、完善"本科生导师制"、以大学生科技创新活动为契机进行科研训练等,在几年的探索与实践中取得了突出的效果。实践表明,该项改革具有一定的理论价值和应用价值。

Co在Si(100)表面化学吸附的电子结构和性质

用紧束缚下的Muffin tin轨道线性组合方法研究了单层Co原子在理想的Si(10 0 )表面的化学吸附 .计算了Co原子在不同位置时吸附体系的能量 .结果表明 ,Co原子在C位 (四度位 )时吸附最稳定 ,在Co/Si(10 0 )界面存在Co、Si混合层 .同时对电子转移情况和层投影态密度进行了研究 .

水分子和二氧化铈(111)表面相互作用的DFT+U研究

采用引入Hubbard参数U修正的密度泛函理论(DFT+U)方法,对水分子在二氧化铈(111)表面的吸附作用进行了研究.计算结果表明:在氧化的二氧化铈(111)表面,水分子以单氢键构型吸附在二氧化铈表面,但是不能自发解离;在还原的二氧化铈(111)表面,水分子或化学吸附在衬底上,或自发解离成表面羟基结构.与氢气在氧化的二氧化铈(111)表面上物理吸附体系的总能相比,羟基化表面构型是能量更低的构型,所以羟基解离形成氢气,从而使表面被氧化的过程需要有外部条件,反应不能自发进行.因此,水分子在还原的二氧化铈(111)表面有两个可能的状态,即无氢键结构的化学吸附和表面羟基结构的解离吸附.在一定的外部条件下,表面羟基结构进一步解离形成氢气,并使还原的二氧化铈(111)表面得以氧化.

聚天冬氨酸/2-噻吩甲胺接枝共聚物的制备及阻垢缓蚀性能

以马来酸酐、尿素和2-噻吩甲胺为原料,合成了聚天冬氨酸/2-噻吩甲胺接枝共聚物(PASP/2-TPMA).利用核磁共振氢谱(1H-NMR)表征了该共聚物的化学结构,并利用静态测试法、旋转挂片法等研究了其作为工业冷却循环水处理药剂的阻垢和缓蚀性能.研究表明:在浓度为1 mg/L时,PASP/2-TPMA阻CaCO_3垢率可达到100%;浓度为3 mg/L时阻CaSO_4垢率可达100%;在浓度为20 mg/L时,阻Ca_3(PO_4)_2垢率达到65%.在缓蚀性能方面,在浓度为16 mg/L时,PASP/2-TPMA的缓蚀率可达36%左右.在相同测试条件下,PASP/2-TPMA的阻垢和缓蚀性能均优于PASP.

气体分子在Co-BN表面吸附的第一性原理研究

采用包含色散力校正的密度泛函理论(DFT-D)方法系统地研究了气体分子(O_2,H_2,NO,CO,CO_2,SO_2,H_2S,H_2O)在Co掺杂单层BN(Co-BN)表面的吸附,分析了吸附小分子的几何结构,吸附能,电荷转移等情况.结果表明:1)CO等气体分子主要吸附在Co及其近邻六元环的顶位,吸附结构的电荷转移表明掺杂原子Co对BN衬底的气敏特性有较好的调制作用;2)在Co-BN表面吸附的O_2和CO较易被活化,表明Co-BN可能是一种对CO氧化有较好催化活性的新型催化材料.

FeN_4掺杂对富勒烯催化特性调制的第一性原理研究

因其较好的稳定性和催化活性,非金属N与金属共掺杂的富勒烯(C60)作为新型氧化还原反应(ORR)催化剂受到了人们的广泛关注.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了Fe N4掺杂对C60催化特性的调制规律,揭示了O_2在Fe N4掺杂的C60上的吸附和氢化特性.结果表明:(1)O_2倾向于以side-on模式吸附在Fe的顶位上,O-O键平行于C60的球切面,与Fe形成O-Fe-O三元环结构,对应的吸附能为1.48 e V.(2)O_2的氢化反应路径可以分为两条:(i)O_2先解离为O+O,然后氢化为O+OH.O_2的解离为反应的速控步,势垒为2.82 e V.(ii)O_2先氢化形成OOH结构,然后解离.氢化为反应的速控步,势垒为2.83 e V.

第一性原理研究O_2在TiN_4掺杂石墨烯上的氢化

作为一种新型高效质子交换膜燃料电池阴极材料,金属与N共掺杂的石墨烯因其对氧还原反应具有较高的活性而引起了人们的广泛关注.采用包含色散力校正的密度泛函理论方法系统地研究了O2在TiN4掺杂的Graphene上的吸附,氢化特性.结果表明:1)O2倾向于以side-on模式吸附在Ti顶位,形成O-Ti-O三元环结构;2)O2在Ti N4-Graphene上更倾向于以分子形式直接氢化,形式OOH结构,并进一步解离为O+OH,反应的限速步为O2的氢化,对应的反应势垒为0.52 eV.

S在Cu(111)表面吸附的第一性原理研究

基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,采用第一原理方法计算并分析了由S吸附所形成的S/Cu(111)界面体系的吸附结构、吸附能和局域电子结构,考虑了不同覆盖度(1,0.25 ML)下S在不同吸附位置的吸附特性.结果表明:S原子倾向于吸附在高对称的fcc位与hcp位;由于S的负电性而使S/Cu吸附能随覆盖度的减小而增加,与之相应,S-Cu键长随覆盖度的减小而缩短.DOS图、Bader电荷分析表明杂化主要发生在S的3p态和表面Cu原子的3d态之间,表层近邻的Cu原子向S转移的电子数随覆盖度增加而减小,这表明S与Cu(111)面有强的相互作用.

O_2在FeN_4掺杂碳纳米管上氢化特性的密度泛函理论研究

因其速率快、稳定性高,非金属N与金属共掺杂的碳材料作为新型高效ORR催化剂而引起了人们的广泛关注.采用包含色散力校正的密度泛函理论方法系统地研究了氧分子在FeN_4掺杂的碳纳米管上的吸附、氢化特性.结果表明:(1)O_2倾向于以end-on模式吸附在Fe顶位,O-O键与衬底表面成一定角度,并指向五元环,对应的吸附能为1.62 e V.(2)O_2在FeN_4-CNTs上更倾向于直接氢化为OOH,然后解离为O+OH,整个路径的限速步为OOH的解离,对应的势垒为1.19 eV.

Rh在CeO_2(111)表面吸附的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波(Projector augmented wave)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用第一原理计算方法,计算并分析了Rh在CeO_2(111)表面吸附所形成的Rh/CeO_2(111)界面体系的吸附能,价键结构和局域电子结构.考虑了Rh在不同吸附位置的吸附情况.结果表明:1)Rh在CeO_2(111)面有较大的吸附能,表明Rh与CeO_2(111)面有较强的相互作用,而且Rh在位于表面O的三度位,且位于次层氧的顶位的吸附最强;2)Rh的4d态同衬底O的2p态有明显的杂化作用,这是Rh同CeO_2较强作用的主要原因;3)Rh被CeO_2(主要是Rh的次近邻的Ce)氧化为Rh^(3+),并伴随着Ce^(4+)→Ce^(3+)反应的发生.

Pt在CeO_2(111)面吸附的第一性原理研究

基于广义梯度近似(GGA)的投影缀加平面波(Projector augmented wave,PAW)赝势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用DFT+U的方法,计算并分析了Pt在CeO2(111)p(2×2)面上的吸附能,电子结构和化学特性.考虑了Pt在多个不同位置的吸附,结果表明:Pt最易在O的桥位偏向次层O的顶位吸附;在CeO2(111)p(2×2)面上吸附的Pt原子之间的几乎没有相互作用;Pt的吸附只对其近邻的衬底原子结构有明显影响.以上结果有助于对三元催化剂中Pt与CeO2的协同作用机理的理解.

M(Al,Cu,Pd,Pt,Rh,Zr)掺杂CeO_2的第一性原理研究

二氧化铈因其具有较高的储氧/释氧能力、较强的氧化-还原性能,受到人们极大关注,并在工业催化领域有重要应用。杂质对二氧化铈性能具有重要影响,本文用基于密度泛函理论的第一性原理方法,并用DFT+U方法描述Ce4f电子的强关联效应,研究了金属(M=Al,Cu,Pd,Pt,Rh,Zr)掺杂对二氧化铈(CeO2-x)的体性质(如晶格常数,体弹性模量)的影响。结果表明:晶格常数随着杂质含量增加呈单调减小;M掺入CeO2晶胞后,引起了体弹性模量的变化。