氧化锌电子结构的第一性原理计算研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了氧化锌的纤锌矿结构、类石墨结构、闪锌矿结构和氯化钠结构的电子结构.结果表明:氧化锌的纤锌矿结构是这四种结构中最稳定的结构;氧化锌是一个离子性较强而共价键较弱的混合键金属氧化物半导体材料;氧化锌的氯化钠结构是典型的间接带隙能带结构,其余均是直接带隙半导体能带结构.

铂纳米粒子热稳定性的原子级模拟研究

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了铂纳米粒子在升温过程中的热稳定性和熔化机制,并利用共近邻分析方法分析了它的微结构演化过程.模拟的结果表明:铂纳米粒子的熔点明显低于体材料的熔点;由于表面层原子的结合力较弱,在升温过程中表面会首先出现预熔;纳米粒子的熔化是从表面层开始的,并随着温度的升高,熔化的表面层会逐渐向内部扩展,最终导致纳米粒子整体转变为液态结构;当温度低于表面预熔温度时,纳米粒子保持良好的晶态结构.

活动星系核中心黑洞的质量与进动

为了考察活动星系核中心黑洞质量对其进动的影响,本文对活动星系核中吸积盘驱使黑洞及其喷流进动的模型即盘致进动模型作了进一步研究.首先,在进动周期-绝对星等关系中代入由观测得到的黑洞质量,结果弥散度有所减小;其次,对此模型中黑洞质量与其进动锥角在演化过程中应有的关系做了理论分析并绘出理论曲线,发现它们之间是反相关的;最后,详细考察黑洞质量和进动锥角观测值的实际分布,发现理论曲线与实际数据是相吻合的.所以,盘致进动模型对黑洞进动现象的解释是比较合理的.

含圆孔纳米薄膜在拉伸加载下变形机理的原子级模拟研究

采用分子静力学方法结合量子修正的Sutton-Chen多体势研究了含圆孔的纳米薄膜在单向加载过程中的力学行为,并采用共近邻分析方法研究了薄膜的微结构演化过程.模拟结果表明:孔洞的引入显著地降低了纳米薄膜的杨氏模量和屈服应力;在拉伸过程中,孔洞的形状随着应变的增加逐渐由圆形变为椭圆形,最终孔洞闭合;纳米薄膜在进入塑性变形阶段后,薄膜内部出现原子的堆跺层错,这种层错结构的出现是肖克莱不全位错在薄膜内部沿着{111}面的[112]方向运动的结果.

金属纳米线应力分布特征的原子级模拟研究

运用分子静力学方法结合量子修正Sutten-Chen多体力场研究了Ni纳米线在平衡状态下的应力分布特征,考虑了三种不同取向的纳米线,即轴线方向分别沿[100],[110]和[111]方向的纳米线.计算的结果表明:由于表面张应力的作用,纳米线在弛豫过程中沿轴线方向长度发生收缩;纳米线从表面向中心区域呈现出由张应力向压应力连续分布的特征.随着纳米线直径的增加,纳米线的表面区域的张应力先上升,然后略有下降,并趋向一个非零的常值;而中心区域的应力则属于压应力,其值随着直径的增加显著地减小,并趋向于零值.无论是轴向收缩量,还是表面区域和内部区域的平均应力,均呈现出在[100]纳米线中为最大,而在[111]纳米线中为最小的趋势.

立方铂纳米粒子的形状变化与熔化特性的分子动力学研究

采用分子动力学方法结合嵌入原子多体势,对立方铂纳米粒子的热稳定性进行了模拟研究.计算结果表明,立方纳米粒子在升温过程中首先转变为由{111}和{100}面所构成的十四面体,然后再转变为球形,最后熔化为液态.通过计算立方铂钠米粒子的统计半径,发现形状转变温度在1250K左右.尽管形状不同,立方纳米粒子和球形纳米粒子的熔点是相同的.

ZnO原子链的结构稳定性和电子性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了ZnO原子链的结构稳定性和电子性质.结果表明:ZnO分子可以形成直线形结构、梯子形结构以及双梯子形结构等一维链式结构,而之字形链状结构是不能稳定存在的.计算结果也表明:这些稳定存在的一维原子链结构均表现出间接带隙的特征,而之字形结构的原子链却表现出了类似金属的能带特征.

晶体非线弹性变形的原子级模拟研究

采用分子静力学结合量子修正Sutten-Chen型多体势研究了Ni单晶体在受单向拉伸和压缩载荷作用下的弹性响应.考虑了三种加载方式,即[001],[011]和[111]单向加载.模拟的结果表明:晶体在[011]单向加载下的弹性变形表现出强烈的非线性效应,然而沿[001]和[111]单向加载时,它的横向变形表现为各向同性.进一步讨论了杨氏模量和泊松比与应变的关系,并和第一性原理计算的结果做了比较.

[110]Au纳米线在加温过程中结构与热稳定性的原子级模拟研究

采用分子动力学方法结合量子修正Sutton-Chen型多体力场,对[110]Au纳米线在升温过程中的结构与热稳定性进行了研究,并引入Lindemann指数和最小半径来研究它的熔化机理和形状演化.结果表明:纳米线在预熔之前,局部区域发生了由fcc到hcp的结构转变.纳米线的预熔首先出现表面上,然后向内部传播,最后才完全熔化为液态结构.纳米线在完全熔化后才开始出现径缩,并最终断裂成为球形纳米团簇.

Nb二维原子薄片中的Jahn-Teller效应

使用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,研究了Nb二维单层原子薄片的结构稳定性和电子结构性质.对其所有的二维晶格结构的计算表明,由于Jahn-Teller效应,对称性较高的正方和六角晶格都是不稳定的二维结构.而稳定的二维结构是由对称性较高的六角晶格畸变后形成的对称性较差的斜方和中心长方结构.Nb单层原子薄片不能形成长方晶格结构.通过计算电子结构和Jahn-Teller效应,进一步讨论了这些结构的相对稳定性以及各二维晶格结构的电子能带和态密度等性质.