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纤锌矿GaN光电性质的第一性原理研究 被引量:8
1
作者 陆稳 雷天民 《电子科技》 2009年第5期55-58,共4页
利用平面波赝势密度泛函的方法,结合广义梯度近似,对纤锌矿GaN的光电性质进行了研究。对纤锌矿GaN的能带结构、态密度分布、复介电函数和吸收光谱进行了计算。文中分析了纤锌矿结构GaN晶体可能的跃迁及其对应的吸收光谱。结果显示GaN晶... 利用平面波赝势密度泛函的方法,结合广义梯度近似,对纤锌矿GaN的光电性质进行了研究。对纤锌矿GaN的能带结构、态密度分布、复介电函数和吸收光谱进行了计算。文中分析了纤锌矿结构GaN晶体可能的跃迁及其对应的吸收光谱。结果显示GaN晶体的光学性质与晶体的电子结构直接相关。计算结果为进一步理解和改进纤锌矿GaN的光电性质提供理论基础。 展开更多
关键词 GAN 光电性质 第一性原理
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TiO_2基纳米材料第一性原理计算模拟的研究进展 被引量:4
2
作者 张向超 杨华明 陶秋芬 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期76-80,共5页
本文在简要介绍了纳米TiO2的基本物理化学性质及实验研究现状的基础上,着重论述了基于密度泛函理论的第一性原理算法对TiO2基纳米材料的微观结构、光催化、掺杂改性等方面进行材料计算、模拟的研究进展,并指出该领域当前研究存在的问题... 本文在简要介绍了纳米TiO2的基本物理化学性质及实验研究现状的基础上,着重论述了基于密度泛函理论的第一性原理算法对TiO2基纳米材料的微观结构、光催化、掺杂改性等方面进行材料计算、模拟的研究进展,并指出该领域当前研究存在的问题,同时展望了其发展趋势。 展开更多
关键词 二氧化钛 纳米材料 第一性原理 密度泛函理论 计算模拟
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跨介巡航器水下运动数学建模
3
作者 窦铭昊 刘昫辰 +4 位作者 黄东岳 王彪 窦丽华 陈杰 陈本美 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第8期1488-1500,共13页
跨介巡航器由于其巨大的应用潜力受到了广泛关注。对于几何结构复杂的跨介巡航器,目前还没有被广泛接受的建模方法。本研究提出了一种多手段结合的建模方法,建立了“同济飞鱼”水空两栖巡航器的完整数学模型。建模过程包含动力学和运动... 跨介巡航器由于其巨大的应用潜力受到了广泛关注。对于几何结构复杂的跨介巡航器,目前还没有被广泛接受的建模方法。本研究提出了一种多手段结合的建模方法,建立了“同济飞鱼”水空两栖巡航器的完整数学模型。建模过程包含动力学和运动学的机理模型推导,以及模型参数的确定。在参数确定过程中,综合运用了基于计算流体力学的水动力仿真手段以及针对机械结构的实验辨识方法,从而获得了完整的数学模型。 展开更多
关键词 跨介巡航器 机理建模 系统辨识 计算流体力学 水动力仿真
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In掺杂GaAs材料体系电子结构第一性原理研究
4
作者 王兴鸿 蔡星会 +8 位作者 王祖军 熊庆 王冰 黄港 聂栩 赖善坤 唐宁 晏石兴 李传洲 《现代应用物理》 2023年第1期194-199,共6页
基于密度泛函理论的第一性原理计算得到了本征GaAs和In掺杂GaAs的能带结构和电子态密度。通过对比分析体心掺杂和面心掺杂两种掺杂方式的InGaAs电子结构,得到了不同掺杂方式对InGaAs材料性质的影响规律。研究结果表明,两种In掺杂材料体... 基于密度泛函理论的第一性原理计算得到了本征GaAs和In掺杂GaAs的能带结构和电子态密度。通过对比分析体心掺杂和面心掺杂两种掺杂方式的InGaAs电子结构,得到了不同掺杂方式对InGaAs材料性质的影响规律。研究结果表明,两种In掺杂材料体系的能带结构差异不大,与本征GaAs相比,二者的禁带宽度减少了约40%;掺杂的In原子作为受主杂质在导带中引入了新的杂质能级,使导带底降低;与本征GaAs相比,面心掺杂InGaAs电子分布的能量范围变化不大,但电子分布更均匀,而体心掺杂InGaAs的电子态密度中出现了新的电子分布能量范围,使掺杂后的材料具有更宽的导带。 展开更多
关键词 第一性原理 半导体掺杂 电子结构 模拟计算
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Hf-C体系的高压结构预测及电子性质第一性原理模拟 被引量:3
5
作者 彭军辉 曾庆丰 +2 位作者 谢聪伟 朱开金 谭俊华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第23期227-236,共10页
本论文中,采用晶体结构预测软件USPEX结合第一性原理方法全面地搜索了Hf-C体系在高压下的晶体结构,预测得到了两种新的化合物及HfC在高压下的相变路径.压力低于100 GPa时,除了常压下的结构HfC,Hf_3C_2,Hf_6C_5,并没有得到新的热力学稳... 本论文中,采用晶体结构预测软件USPEX结合第一性原理方法全面地搜索了Hf-C体系在高压下的晶体结构,预测得到了两种新的化合物及HfC在高压下的相变路径.压力低于100 GPa时,除了常压下的结构HfC,Hf_3C_2,Hf_6C_5,并没有得到新的热力学稳定结构.在200 GPa时,预测得到了一种新化合物——Hf_2C,空间群为I4/m;且HfC的结构发生了相变,空间群由Fmˉ3m变为C2/m.在300 GPa时,预测得到了另一种新化合物——HfC_2,空间群为Immm.而在400 GPa时,HfC的结构再次发生相变,空间群为Pnma.通过能量计算,得到了Hf-C体系的组分-压力相图:在压力分别低于15.5 GPa和37.7 GPa时,Hf_3C_2和Hf_6C_5是稳定的;压力分别大于102.5 GPa和215.5 GPa时,Hf_2C和HfC_2变成稳定化合物;HfC的相变路径为Fmˉ3m→C2/m→Pnma,相变压力分别为185.5 GPa和322 GPa.经结构优化后,得到了这四种高压新结构的晶体学数据,如晶格常数、原子位置等,并分析了其结构特点.对于Hf-C体系中的高压热力学稳定结构,分别计算了其弹性性质和声子谱曲线,证明是力学稳定和晶格动力学稳定的.采用第一性原理软件VASP模拟高压结构的能带结构、态密度、电子局域函数和Bader电荷分析,发现HfC(C2/m,Pnma结构),Hf_2C和HfC_2中Hf-C键具有强共价性、弱金属性和离子性,且C-C间存在共价作用. 展开更多
关键词 Hf-C体系 晶体结构预测 电子性质 第一性原理模拟
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第一性原理研究C/Si比对SiC理想剪切强度的影响
6
作者 苏文 李盈盈 《华中师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第2期196-201,共6页
使用第一性原理计算方法研究C/Si比对β-SiC的理想剪切强度的影响,建立化学计量比下理想β-SiC分子模型,用C原子替换其中的Si原子,经蒙特卡罗方法优化得到非化学计量比下的SiC分子模型,这些晶体的C/Si比的变化范围是1~1.52.每个模型样... 使用第一性原理计算方法研究C/Si比对β-SiC的理想剪切强度的影响,建立化学计量比下理想β-SiC分子模型,用C原子替换其中的Si原子,经蒙特卡罗方法优化得到非化学计量比下的SiC分子模型,这些晶体的C/Si比的变化范围是1~1.52.每个模型样品都沿[100]方向剪切,得到其剪切应力应变关系,最终了解C/Si比对SiC理想剪切强度的影响.计算结果表明,随着C/Si比增加,SiC的理想强度总体上呈下降趋势.在剪切载荷逐渐增大情况下,晶体会在C团簇周围的C-C键或者C-Si键处断裂.C原子的聚集,会使SiC的剪切强度减少,因为C团簇内部存在应变,而且C团簇越大,SiC的剪切强度下降得越剧烈. 展开更多
关键词 理想剪切强度 第一性原理 蒙特卡罗模拟 SIC C团簇 非化学计量比
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Graphene功能分子在HOPG上自组装结构的密度泛函研究
7
作者 赵海晶 高晓 +1 位作者 王旭东 姚曼 《分子科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期60-65,共6页
Graphene自组装超分子结构,是指FTBC-Cn(n=4,6,8,12)分子有序自组装在高定向裂解石墨(HOPG)上形成的自组装超分子结构,是一种新型二维固体表面材料.其中FTBC-Cn分子是由三角形扶手椅型graphene每边添加2条含有n(n=4,6,8,12)个C原子的烷... Graphene自组装超分子结构,是指FTBC-Cn(n=4,6,8,12)分子有序自组装在高定向裂解石墨(HOPG)上形成的自组装超分子结构,是一种新型二维固体表面材料.其中FTBC-Cn分子是由三角形扶手椅型graphene每边添加2条含有n(n=4,6,8,12)个C原子的烷基链所形成具有曲面结构的一种分子.采用密度泛函理论及第一性原理方法,在不同温度(0 K,298K,333 K和353 K)下,模拟FTBC-Cn自组装超分子结构STM实验图像(即电子态密度分布):室温下,模拟结果与实验结果吻合较好,同时模拟预测了0 K,333 K和353 K下的STM图像.由此分析了其电子态密度分布在不同温度下的稳定性.结果表明将独立FTBC-Cn分子有序自组装在HOPG衬底上,设计出一种不同温度下微观构型和电子态密度分布稳定的自组装超分子结构.并且改变FTBC-Cn分子烷基链的长度,可以调节和控制自组装超分子的微观构型. 展开更多
关键词 graphene自组装超分子结构 密度泛函理论 第一原理方法 STM图像模拟
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以第一原理研究二氧化钛纳米粒子热动力学性质(英文)
8
作者 翁盟雄 陈权 朱训鹏 《催化学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期384-390,共7页
利用第一原理分子动力学研究了二氧化钛纳米粒子(TiO2)n(n=1~6)的热动力性质.使用分子动力学(molecular dynamics)和火焰算法(FIRE algorithm)获得二氧化钛纳米粒子的最低能量结构,再利用密度泛函理论(density functional the-ory)进... 利用第一原理分子动力学研究了二氧化钛纳米粒子(TiO2)n(n=1~6)的热动力性质.使用分子动力学(molecular dynamics)和火焰算法(FIRE algorithm)获得二氧化钛纳米粒子的最低能量结构,再利用密度泛函理论(density functional the-ory)进一步计算得到更精确的最低能量结构.研究得到二氧化钛纳米粒子的几何和结构的热力学效应. 展开更多
关键词 第一原理分子动力学 维也纳从头算模拟软件包 二氧化钛 纳米粒子 熔点
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相图计算的研究进展 被引量:19
9
作者 戴占海 卢锦堂 孔纲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期94-97,共4页
相图计算已经成为材料设计、冶金和化工等过程模拟的重要工具,越来越受到人们的重视。概述了相图计算(CALPHAD)的发展现状,重点强调了相图计算中描述有序相的模型、量子力学第一性原理与相图计算方法的结合和热力学与动力学的结合,并简... 相图计算已经成为材料设计、冶金和化工等过程模拟的重要工具,越来越受到人们的重视。概述了相图计算(CALPHAD)的发展现状,重点强调了相图计算中描述有序相的模型、量子力学第一性原理与相图计算方法的结合和热力学与动力学的结合,并简要预测了今后相图计算的发展方向。 展开更多
关键词 相图计算 热力学模型 第一性原理 动力学模拟
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Materials Studio软件在计算化学和计算材料学课程教学中的应用 被引量:1
10
作者 许真铭 刘庆生 陈江安 《大学化学》 CAS 2024年第1期332-339,共8页
将Materials Studio软件使用引入计算化学和计算材料学等课程教学,采取“计算理论方法讲解+计算软件实践操作科研案例”模式进行高效课程教学,实现科研反哺高质量教学。让学生在软件实践操作中运用、巩固理论知识概念,实现理论方法水平... 将Materials Studio软件使用引入计算化学和计算材料学等课程教学,采取“计算理论方法讲解+计算软件实践操作科研案例”模式进行高效课程教学,实现科研反哺高质量教学。让学生在软件实践操作中运用、巩固理论知识概念,实现理论方法水平和软件操作技能的双重提升。同时使课程教学内容变得形象具体,激发学生对计算化学和计算材料学课程的学习兴趣,培养学生的科研思维和探索能力,实现教学支撑高水平科研。 展开更多
关键词 计算模拟软件 结构建模 量子化学计算 第一性原理计算 分子动力学模拟 蒙特卡洛模拟
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Atomic mobilities and diffusivities in Al alloys 被引量:6
11
作者 DU Yong ZHANG LiJun +5 位作者 CUI SenLin ZHAO DongDong LIU DanDan ZHANG WeiBin SUN WeiHua JIE WanQi 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2012年第2期306-328,共23页
Knowledge of diffusivity is a prerequisite for understanding many scientific and technological disciplines. In this paper, firstly major experimental methods, which are employed to provide various diffusivity data, ar... Knowledge of diffusivity is a prerequisite for understanding many scientific and technological disciplines. In this paper, firstly major experimental methods, which are employed to provide various diffusivity data, are briefly described. Secondly, the fun-damentals of various computational methods, including first-principles method, embedded atomic method/molecular dynamic simulation, semi-empirical approaches, and phenomenological DICTRA technique, are demonstrated. Diffusion models re- cently developed for order/disorder transitions and stoichiometric compounds are also briefly depicted. Thirdly, a newly estab- lished diffusivity database for liquid, fcc_A1, Lie, bcc_A2, bcc_B2, and interrnetallic phases in the multicomponent A1 alloys is presented via a few case studies in binary, ternary and quaternary systems. And the integration of various computational techniques and experimental methods is highlighted. The reliability of this diffusivity database is validated by comparing the calculated and measured concentration profiles, diffusion paths, and Kirkendall shifts in various binary, ternary and quaternary diffusion couples. Next, the established diffusivity databases along with thermodynamic and other thermo-physical properties are utilized to simulate the microstructural evolution for Al alloys during solidification, interdiffusion and precipitation. A spe- cial discussion is presented on the phase-field simulation of interdiffusion microstructures in a series of Ni-Al diffusion couples composed of γ, γ', and β phases under the effects of both coherent strain and external compressive force. Future orientations in the establishment of next generation of diffusivity database are finally addressed. 展开更多
关键词 AI alloys KINETICS atomic mobilities diffusion DICTRA first-principles calculation phase-field simulation
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将第一性原理计算方法引入大学物理仿真实验教学
12
作者 周梦 陶应奇 程才 《大学物理》 2024年第4期40-43,共4页
本文通过探究,给出了适合于大学物理仿真实验教学的第一性原理计算相关的内容,即在导体、半导体以及绝缘体材料中各选取一种典型物质,分析其在零温零压下的最优结构,并在此基础上计算分析能带结构,找到导电性的微观机理.将计算物理知识... 本文通过探究,给出了适合于大学物理仿真实验教学的第一性原理计算相关的内容,即在导体、半导体以及绝缘体材料中各选取一种典型物质,分析其在零温零压下的最优结构,并在此基础上计算分析能带结构,找到导电性的微观机理.将计算物理知识引入教学,不仅可以引导学生探究物质微观结构,也可通过对高新技术的了解拓宽视野,有助于培养创新型人才. 展开更多
关键词 第一性原理计算 仿真实验 创新型人才
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用分子模拟方法预测MOFs材料氢吸附的能力 被引量:5
13
作者 付嘉 李晓锋 +1 位作者 赵立峰 孙淮 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期545-548,共4页
用分子力学力场模拟法预测材料的储氢性能,为实验合成提供理论指导,降低开发成本和时间,有重要的实用意义。本文采用第一性原理推导的分子力学力场及巨正则系综蒙特卡洛模拟(GCMC)法和Feyman-Hibbs有效势计算氢分子在MOF-5体系的吸附曲... 用分子力学力场模拟法预测材料的储氢性能,为实验合成提供理论指导,降低开发成本和时间,有重要的实用意义。本文采用第一性原理推导的分子力学力场及巨正则系综蒙特卡洛模拟(GCMC)法和Feyman-Hibbs有效势计算氢分子在MOF-5体系的吸附曲线,所得不同温度和压力下的超额及绝对吸附曲线均与实验吻合良好,表明模拟法和力场的准确性。于是,预测了一系列不同MOFs材料的储放氢性能后,探讨材料结构和储氢能力。发现化学结构相似的MOFs材料,影响材料储放氢能力的关键因素是材料的自由体积。 展开更多
关键词 储氢 MOF 第一原理 力场
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镁合金原子尺度计算与模拟研究进展 被引量:1
14
作者 梅婉婉 李全安 陈晓亚 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1-12,共12页
随着计算机技术的飞速发展,第一性原理计算与分子动力学模拟的方法在材料设计与机理研究中起到至关重要的作用。本文总结了第一性原理计算在镁合金广义层错能、晶格常数、弹性常数、裂纹形成能等方面的应用,综述了分子动力学模拟在镁合... 随着计算机技术的飞速发展,第一性原理计算与分子动力学模拟的方法在材料设计与机理研究中起到至关重要的作用。本文总结了第一性原理计算在镁合金广义层错能、晶格常数、弹性常数、裂纹形成能等方面的应用,综述了分子动力学模拟在镁合金孪晶界演变与迁移、孪晶界与位错及晶界的交互作用、元素偏析对界面的影响、析出相与孪晶界的交互行为等方面的应用。并对第一性原理计算及分子动力学模拟在镁合金研究中的应用现状与目前仍存在的局限性进行了论述,同时展望了镁合金原子尺度计算与模拟研究的发展前景。 展开更多
关键词 镁合金 第一性原理计算 分子动力学模拟 广义层错能 孪晶界演变
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Ti_2AlNb基合金的计算机模拟研究进展 被引量:5
15
作者 吴波 沈剑韵 +3 位作者 张翥 孙军 彭德林 柳松青 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期241-245,共5页
简述了目前金属和合金计算机模拟研究中采用的相图计算技术,第一原理方法和埋入原子势方法,并给出了这些方法应用于Ti2AlNb基合金研究中所取得的一些成果。
关键词 TI2ALNB基合金 相图计算技术 第一原理方法 埋入原子势 计算机模拟 航空材料
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磁控溅射薄膜生长的模拟方法 被引量:3
16
作者 王晓倩 赵晋 刘建勇 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期156-164,共9页
磁控溅射技术制备的薄膜膜层均匀,内部无气孔,密度高,与衬底的附着性良好,薄膜质量高,被广泛应用于科学研究和工业生产中,且适合应用计算机模拟来研究溅射过程和溅射结果,这样既可以检验模拟的准确性,又可以对实验现象的内在意义进行挖... 磁控溅射技术制备的薄膜膜层均匀,内部无气孔,密度高,与衬底的附着性良好,薄膜质量高,被广泛应用于科学研究和工业生产中,且适合应用计算机模拟来研究溅射过程和溅射结果,这样既可以检验模拟的准确性,又可以对实验现象的内在意义进行挖掘,为后续实验提供参考信息。在介绍磁控溅射薄膜生长常用模拟方法原理的基础上,详细讨论了第一性原理(First-principles calculations)、分子动力学(Molecular dynamics,MD)和蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)等3种方法的适用条件和模拟结果,从3种方法适合解决的问题、相互之间的区别等方面,对国内外最新的研究进展进行总结与分析。发现3种方法在精确度和计算量上依次递减,在可模拟的时间和空间尺度上依次递增,在模拟对象上,第一性原理方法由于其高度的精确性被广泛应用于对薄膜本身的性质或对粒子间的运动等方面,且模拟结果可以是具体数值,从而对实验进行更加精确的预测和指导,分子动力学方法多用于模拟薄膜生长过程和原子间行为等方面,蒙特卡洛方法相较于前两者,用途更加广泛,可模拟的对象除了薄膜本身,也可以对电磁场等进行模拟。最后,对磁控溅射薄膜生长模拟未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 磁控溅射 第一性原理方法 分子动力学方法 蒙特卡洛方法 数值模拟 薄膜
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类金刚石薄膜sp^2-sp^3轨道杂化的第一性原理研究 被引量:4
17
作者 王丽莉 万强 +1 位作者 胡文军 赵晓平 《分子科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期316-321,共6页
以强σ键连接的sp2和sp3杂化碳饱和簇模型,即金刚石和石墨两相和团簇模型为研究对象,通过分子结构、电荷分布、能带结构、电子态密度和分子轨道的第一性原理计算和分析,研究了类金刚石薄膜中sp2-sp3轨道杂化的空间结构稳定性的成键特性... 以强σ键连接的sp2和sp3杂化碳饱和簇模型,即金刚石和石墨两相和团簇模型为研究对象,通过分子结构、电荷分布、能带结构、电子态密度和分子轨道的第一性原理计算和分析,研究了类金刚石薄膜中sp2-sp3轨道杂化的空间结构稳定性的成键特性等.结果表明,成键过程中由于微扰作用破坏了原子内部"吸引"与"排斥"的平衡关系,使电子云重新分布,而键能大小和电子云的重叠密切相关,因而两相共存对电荷分布和结构均有影响.能带结构分析发现sp2杂化C原子将π键引入,产生π和π*能带使带隙变窄,说明类金刚石薄膜的半导体本质.电子态密度计算结果中费米能级附近出现杂质峰,说明存在中间杂化和/或π态和σ态的转化. 展开更多
关键词 类金刚石薄膜 sp2-sp3轨道杂化 第一性原理 计算机模拟
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多尺度模拟方法在材料位移损伤效应研究中的应用 被引量:3
18
作者 贺朝会 唐杜 李奎 《现代应用物理》 2018年第2期60-64,共5页
介绍了材料位移损伤效应研究中的多尺度数值模拟方法,包括第一性原理、分子动力学和动力学蒙特卡罗方法,举例说明了3种方法的作用和模拟结果,指出了半导体材料位移损伤多尺度模拟研究中待研究的问题,为半导体材料的辐射效应研究提供参考。
关键词 位移损伤效应 第一性原理 分子动力学 动力学蒙特卡罗 数值模拟
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第一原理分子动力学研究类金刚石薄膜的结合强度与摩擦性能 被引量:3
19
作者 王丽莉 胡文军 +1 位作者 万强 赵晓平 《分子科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期376-380,共5页
金刚石(110)表面具有不同方向上抛光速率的强烈不对称的特征,用第一性原理全能量平面波赝势方法模拟研究了类金刚石薄膜表面的结合强度与摩擦性能,确定了相互作用模型以及排斥力作用范围,研究了范德华排斥力在摩擦表面上的分布,研究结... 金刚石(110)表面具有不同方向上抛光速率的强烈不对称的特征,用第一性原理全能量平面波赝势方法模拟研究了类金刚石薄膜表面的结合强度与摩擦性能,确定了相互作用模型以及排斥力作用范围,研究了范德华排斥力在摩擦表面上的分布,研究结果表明,摩擦表层感受到的力在〈001〉和〈110〉2个方向上表现明显不同,而且〈110〉方向上摩擦力一直高于〈001〉方向上的摩擦力. 展开更多
关键词 类金刚石薄膜 结合强度 摩擦性能 第一原理分子动力学 计算机模拟
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原子层沉积技术改性CrN硬质涂层性能的第一性原理研究 被引量:2
20
作者 蒋钊 高恒蛟 +3 位作者 周晖 肖更竭 成功 汪科良 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期202-207,共6页
目的基于密度泛函理论的第一性原理,对原子层改性氮化铬(CrN)涂层的关键性能进行仿真计算,以充分了解涂层微观组织结构演变和微观界面结构本质,为后续原子层沉积CrN工艺研究提供理论指导。方法通过建立CrN(011)-CrN(011)复合体系模型,... 目的基于密度泛函理论的第一性原理,对原子层改性氮化铬(CrN)涂层的关键性能进行仿真计算,以充分了解涂层微观组织结构演变和微观界面结构本质,为后续原子层沉积CrN工艺研究提供理论指导。方法通过建立CrN(011)-CrN(011)复合体系模型,分析计算了涂层的界面性能、弹性性能及热力学性能。结果模型结构经过优化后,各原子层间间距均发生不同程度的减小,且各层间距趋于一致。态密度分析表明:其优良的结构稳定性主要来自6.4~4.8 eV范围内Cr原子3d轨道和N原子2p轨道间的相互作用;基于应力应变的弹性常数满足波恩准则判定依据,力学性能稳定,计算结果为硬度30.29 GPa,体积模量409.83 GPa,剪切模量270.86 GPa。采用NVT系综模拟,当温度T≤1023 K时,温度波动振荡收敛;当温度T>1023 K时,温度在某个时间点瞬时激增而不收敛,可以得出CrN涂层的极限使用温度为1023 K。结论原子层沉积改性的CrN硬质涂层具有优良的界面相容性,成键强度高,界面能低,结构性能稳定。 展开更多
关键词 第一性原理 原子层沉积 CRN 界面性能 性能仿真
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