声子谱

摘要： 根据实验上合成LiNbO_(3)(LN)构型的ZnTiO_(3)铁电化合物,基于第一性原理的方法设计研究了化合物LN-ZnTiS_(3)(LN构型)的特性。计算结果表明LN-ZnTiS_(3)化合物满足力学稳定条件。根据化学势平衡相图分析,LN-ZnTiS_(3)在常压下不会形成稳定结构,但施加外部压力可以形成稳定结构。电子态密度和带隙的计算结果表明,LN-ZnTiS_(3)的价带顶(VBM)主要由S-p轨道组成,导带底(CBM)则由Ti-d轨道组成,硫原子的替代可以促进体系费米能级以上的电子状态大幅度下降到较低的能级,从而减小LN-ZnTiS_(3)的带隙。LN-ZnTiS_(3)的带隙计算值为1.04 eV,可以促进可见光的吸收,可以看出LN-ZnTiS_(3)是一种潜在的高效率光伏材料。

摘要： MO_(2)C是构建Mxene基器件的重要材料之一,对MO_(2)C二维材料声子输运的理解非常必要.文章结合第一性原理方法和声子玻尔兹曼输运方程,研究了二维MO_(2)C材料的晶格热导率.研究表明,室温下二维MO_(2)C导热系数非常低,其锯齿方向和扶手椅方向的晶格热导率分别为7.20和5.04 W/mK.计算了声学振动和光学振动模式对晶格热导率的贡献,揭示总热导率主要由面内声学横波的振动模式所贡献.还进一步计算了声子群速度、声子弛豫时间、三声子散射空间和模式格林艾森参数,发现二维MO_(2)C中的声子群速度和声子弛豫时间对晶格传输有重要的影响.

摘要： 电子激发效应在超快激光对材料进行辐照的过程中承担着重要的作用.然而,关于超快过程中电子激发效应对γ-LiAlO_(2)晶体基本性质影响的研究较少.基于密度泛函理论,计算不同电子温度下γ-LiAlO_(2)的声子频率曲线、电子态密度和弹性模量,采用准简谐近似的方法研究了电子激发对晶体的热力学性质影响.当电子温度低于2 eV时声子谱图未出现虚频,弹性模量、德拜温度和熔化温度几乎不受影响.但电子温度继续增大后电子态密度能带间隙逐渐减小,德拜温度和熔化温度逐渐下降,声子熵逐渐增大,体系混乱度增大.当电子温度达到5 eV时,声子谱图出现虚频,总电子态密度的带隙消失,晶体经历熔化转变到金属态,弹性剪切常数已不能满足波恩稳定准则,说明电子温度为5 eV时电子激发效应对γ-LiAlO_(2)晶体产生了破坏性损伤.

摘要： 运用基于密度泛函理论的第一性原理方法及CASTEP软件对Ti_(3)GeC_(2)-β相材料的晶格动力学性质和热力学性质进行了理论计算,得到了Ti_(3)GeC_(2)-β材料的一系列计算结果,同时对理论计算结果进行了分析.结果分析表明:Ti_(3)GeC_(2)-β相材料具有力学稳定性,但是不具有晶格动力学的本征稳定性,同时质地较脆;在一定范围内熵、焓均随温度的升高而增加,自由能减少;等容热容随着温度的增加而迅速增加,达到一定温度后趋于平稳.

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对比研究了六种NaCl型过渡金属碳化物MC(M=Ti,Zr,V,Nb,Cr,Mo)的结构、力学与动力学稳定性。基于PBE交换关联泛函的赝势,对NaCl型MC进行了结构优化,计算了不同碳化物的形成能和结合能,结果表明ZrC的晶体结构最稳定,MoC最不稳定。比较研究了六种过渡金属碳化物的弹性常数、弹性模量、硬度、脆韧性等力学性质,结果表明MC均具有力学稳定性。在六种MC中,只有MoC的声子谱有虚频,说明MoC动力学不稳定。通过差分电荷密度和态密度,对MC的电子性质和成键行为进行了讨论。本工作计算结果与实验数据和前人理论计算结果基本吻合。

摘要： 研究了室温下双轴拉伸应变对2H型二硫化钼单层电子能带结构和声子谱的影响.研究结果表明,二硫化钼单层的电子能隙随应变强度的增加而线性递减,而声子谱与应变的依赖关系则较弱,意味着在所考虑的应变强度范围内,材料结构并没有被破坏,为进一步研究室温下双轴拉伸应变对受电子-声子散射影响的二硫化钼单层的载流子迁移率的影响奠定了良好的基础.结果完全是基于第一性原理计算得到,没有采用任何经验参数,因此计算结果对实验具有可靠的理论指导依据.

摘要： 由于AB2X2类型的材料在储能、催化、超导、发光等领域都有着潜在应用价值,因此得到了广泛关注.本文通过第一原理方法计算分析了 CaAl2X2(X=C,Si,Ge)的材料声子谱、电子结构、力学性质和硬度,其主要结果为:材料晶格常数的计算结果和实验值都与理论结构符合的很好;CaAl2C2和CaAl2Si2材料的声子谱中没有出现虚频,表明这两种材料在热力学及动力学上是稳定的;计算的材料的能带结构表明,CaAl2Si2和 CaAl2Ge2具有金属特性,CaAl2C2具有较小带隙的间接半导体材料.这类材料的金属特性,热稳定性及力学各项异性特征对于其作为二次电池活性电极有着重要影响,因此本文的研究结果可为相关领域的研究提供较好的理论依据及参考.

摘要： 本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了施加双轴应变及外电场对单层MgI2电子结构的影响,并分析了能带图、态密度图等。计算结果表明:纯净体系的单层MgI2是一个间接半导体,能隙值为3.602 eV。声子谱没有虚频表明其结构可以稳定存在。随着双轴应变值从−10%到10%,单层MgI2能隙值从2.944 eV变化到3.406 eV。有趣的是,在应变值−10%到4%下,能隙值一直在增加,在4%到10%范围内,能隙值在减小,并且在4%这个应变值下获得最大能隙值3.673 eV。将外部电场设置为0 eV/Å/e至1 eV/Å/e,发现单层MgI2在0.2 eV/Å/e到0.4 eV/Å/e电场下能隙值与纯净体系能隙值相差不大,在0.6 eV/Å/e至0.7 eV/Å/e半导体类型由间接能隙半导体变为直接能隙半导体,0.9 eV/Å/e到1.0 eV/Å/e变为金属,因此判定在0.7 eV/Å/e到0.9 eV/Å/e之间发生了半导体到金属的相变。

摘要： 由于AB_(2)X_(2)类型的材料在储能、催化、超导、发光等领域都有着潜在应用价值,因此得到了广泛关注.本文通过第一原理方法计算分析了CaAl_(2)X_(2)(X=C,Si,Ge)的材料声子谱、电子结构、力学性质和硬度,其主要结果为:材料晶格常数的计算结果和实验值都与理论结构符合的很好;CaAl_(2)C_(2)和CaAl_(2)Si 2材料的声子谱中没有出现虚频,表明这两种材料在热力学及动力学上是稳定的;计算的材料的能带结构表明,CaAl_(2)Si 2和CaAl_(2)Ge_(2)具有金属特性,CaAl_(2)C_(2)具有较小带隙的间接半导体材料.这类材料的金属特性,热稳定性及力学各项异性特征对于其作为二次电池活性电极有着重要影响,因此本文的研究结果可为相关领域的研究提供较好的理论依据及参考.

摘要： 本文采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)和密度泛函微扰理论(DFPT)方法,计算了ZnCo3(OH)6Cl2和ZnNi3(OH)6Cl2两种六角结构晶体的结构,声子谱和模式密度,进而分析和比较了对称性,频率以及热力学性质.通过理论计算得到的声子谱没有虚频,可知该结构可以稳定存在;声子模式密度结果显示了不同种类原子的贡献大小.确定了拉曼活性振动模式的对称性和频率,并与量子自旋液体材料Z nC u3(O H)6 C l2进行了比较,结果显示它们的主要拉曼峰位置比较接近.最后,计算和分析得到的热力学性质符合物理规律.

摘要： 文章结合密度泛函/密度泛函微扰理论和非平衡格林函数方法对单壁碳纳米管的声子谱和热导进行了研究。分析讨论了声子的透射系数跟声子谱的关系。计算了不同单壁碳纳米管的声子热导随温度的变化。

摘要： 采用了第一性原理计算的方法,研究了在铅基固溶体肋(Sc1/2Nb1/2)O3(PSN)的铁电相的形成过程中,舶的驱动作用。利用修正后的键电荷模型(Bondvalence model,BVM)对超晶胞中原子的位移进行了分析,结果显示肋的次近邻B位原子的不对称性导致了肋的不同方向位移,进而导致铁电相的最终形成。为了进一步说明这个模型的有效性,计算了优化前与优化后超晶胞中两种B位离子与氧离子之间化学键的键长.最后计算了优化之后超晶胞在Gamma点的声子谱,其中存在的不稳定模表明,PSN在低温下可能还存在从铁电相到另一相的相变.

摘要： 对计算固体物质晶格振动、研究材料的热力学性质的方法做了简要的探讨.以氧化锆为例,介绍了第一原理线性响应理论计算声子谱和声子态密度的方法,推导出热容、自由能、德拜温度等相关的热力学性质随温度的变化,并计算了氧化锆相变温度.结果表明通过这种方法无需任何实验数据完全从原子、电子层次出发进行材料热力学设计,为设计和研究全新材料体系提供了一个新的途径.

摘要： 本文基于密度泛函理论及第一性原理,采用Materials Studio软件比较了LED常用界面材料导热胶中的填料SiC和Al-SiC的声子谱和能带结构.计算结果显示,SiC晶体的平均频率集中在800cm-1,Al-SiC晶体的平均振动频率集中在1200cm-1;Al-SiC晶体的费米能级穿过导带,并且其态密度存在着更宽的带隙.说明Al-SiC晶体具有金属的性质,热导率较高,且稳定性更好.此研究为高导热材料的研发提供理论基础.

摘要： 本发明公开了一种受激氢键分段长度和能量的声子计量谱学测定方法，该方法需要先采集纯水的拉曼和红外光谱作为参考，然后再用同样实验条件测量通过不同外界激励处理含有氢键的样品的光谱。在对特征峰扣除背景并且面积归一化处理后，减去参考谱，从而得到样品中O:H非键和H‑O共价键长度和能量的即时信息。谱线的形状以及位移则依赖于样品的极化程度，其决定了物质的疏水性，亲水性，极化，溶解度，黏度等特性。该方法适用于对水溶液，血液，体液，尿液，奶制品，食品，药物以及水/蛋白质，疏水/亲水界面等液相和固相体系。

摘要： 本发明公开了一种受激氢键分段长度和能量的声子计量谱学测定方法，该方法需要先采集纯水的拉曼和红外光谱作为参考，然后再用同样实验条件测量通过不同外界激励处理含有氢键的样品的光谱。在对特征峰扣除背景并且面积归一化处理后，减去参考谱，从而得到样品中O:H非键和H-O共价键长度和能量的即时信息。谱线的形状以及位移则依赖于样品的极化程度，其决定了物质的疏水性，亲水性，极化，溶解度，黏度等特性。该方法适用于对水溶液，血液，体液，尿液，奶制品，食品，药物以及水/蛋白质，疏水/亲水界面等液相和固相体系。

摘要： 本发明提供一种声子晶体，声子晶体器件以及声子晶体的制备方法。所述声子晶体具有分形凹角蜂窝结构，所述分形凹角蜂窝结构由凹角六边形的单胞结构组成，并且所述六边形结构的边长为弹性波波长的十分之一到百分之一。本发明的分形凹角蜂窝结构不仅具有高强度、高刚度、强韧性的力学性能，还具有负泊松比的特性，使得该分形凹角蜂窝结构声子晶体可以实现较好的低频、宽频声波控制和声波超常传输。

摘要： 本发明提出一种基于局域共振型的声子晶体及声子晶体器件，解决了现有声子晶体对应的频率数量级较大不利于实际集成应用的问题，声子晶体包括若干个晶体单胞结构及第一基体弹性连接部，每一个晶体单胞结构均由损耗散射体单元、增益散射体单元及第二基体弹性连接部组成，对两个散射体单元分别施加负虚部与正虚部，负虚部、正虚部的施加使声子晶体的能带发生简并，能带简并与非简并之间的分界点所在的频率位于局域共振带隙，局域共振带隙对应的频率比布拉格带隙对应的频率低一个数量级以上，虽然声子晶体对应的频率数量级低，但能实现“小尺寸控制大波长”的目的，有利于实际集成应用，实用价值高。

摘要： 本发明提供一种声子晶体晶胞结构、声子晶体器件及其制备方法，声子晶体晶胞结构包括：基板，基板包括基板第一表面及相对设置的基板第二表面，基板包括自所述基板第一表面向基板第二表面延伸且贯穿基板的沟槽，以在基板中构成弹簧部件，且弹簧部件自基板内侧向基板外侧延伸，弹簧部件的自由端位于基板内侧；共振体，共振体位于基板第一表面上，且共振体与弹簧部件的自由端相接触。本发明设计了一种基于弹簧振子的声子晶体晶胞结构，可简化成一个弹簧‑重物系统，利用弹簧部件的振动可增强声子晶体晶胞结构的共振体的谐振能力，可有效调节、改变声子晶体晶胞结构的禁带频率和宽度，从而可扩大声子晶体器件的应用范围。

摘要： 本实用新型提出一种局域共振型的声子晶体及声子晶体器件，解决了现有声子晶体对应的频率数量级较大不利于实际集成应用的问题，声子晶体包括若干个晶体单胞结构及第一基体弹性连接部，每一个晶体单胞结构均由损耗散射体单元、增益散射体单元及第二基体弹性连接部组成，对两个散射体单元分别施加负虚部单体与正虚部单体，负虚部单体、正虚部单体的施加使声子晶体的能带发生简并，能带简并与非简并之间的分界点所在的频率位于局域共振带隙，局域共振带隙对应的频率比布拉格带隙对应的频率低一个数量级以上，虽然声子晶体对应的频率数量级低，但能实现“小尺寸控制大波长”的目的，有利于实际集成应用，实用价值高。

摘要： 本实用新型提供一种声子晶体和包括该声子晶体的吸收层、舰船、探测器、鱼雷、潜艇和航母，其中声子晶体包括金属管和基板，所述金属管具有空腔，所述空腔内填充有可吸声材料，所述金属管按二维晶格周期排布在基板内形成所述的声子晶体。本实用新型中的声子晶体在较大频率范围内可实现结构声阻抗与水的阻抗相匹配，从而使本实用新型中的声子晶体在用于水声吸声或声纳吸收时具有宽频低反射和低透射的特性，同时具备结构简单，耐环境好，使用寿命长等特点。

摘要： 本发明是关于合金材料原胞的声子谱的解析计算方法及装置。该方法包括：获取合金材料的超胞的声子谱的声子极化矢量；根据所述声子极化矢量，确定所述超胞的布里渊区的投影算符；根据所述超胞的布里渊区的投影算符，获取所述超胞的声子谱权重；根据所声子谱权重，获取所述合金材料的原胞的声子谱。该技术方案，可基于合金材料的超胞的声子谱导出合金材料的初始原胞的真实、准确的声子谱，为复杂合金材料的研究和调控提供便宜的技术手段。

摘要： 本发明公开了一种基于高通量材料计算的全自动声子谱计算方法及其系统，该方法包括：A、利用工作流设计模块创建声子谱计算工作流、加载待计算的晶体结构及进行参数设置；B、利用工作流执行引擎模块，调用解析和执行模块，对声子谱计算工作流进行解析和执行；C、将待计算的晶体结构放入待计算晶体结构集模块中；D、通过微扰结构模块构建超胞，批量生成微扰结构；E、利用第一原理静态计算模块，对超胞和微扰结构进行静态计算和能量计算，获得原子受力数据；F、通过声子谱计算模块，计算得到声子谱图及获取相关热力学数据。采用本发明，能够以一键式、网络化、图形化方式实现声子谱计算的多步骤衔接和自动流程化，使声子谱计算变得简单容易。

摘要： 本发明是关于合金材料原胞的声子谱的解析计算方法及装置。该方法包括：获取合金材料的超胞的声子谱的声子极化矢量；根据所述声子极化矢量，确定所述超胞的布里渊区的投影算符；根据所述超胞的布里渊区的投影算符，获取所述超胞的声子谱权重；根据所声子谱权重，获取所述合金材料的原胞的声子谱。该技术方案，可基于合金材料的超胞的声子谱导出合金材料的初始原胞的真实、准确的声子谱，为复杂合金材料的研究和调控提供便宜的技术手段。