1 西南民族大学电子信息工程国家民委重点实验室，成都 610041
2 郑州轻工业大学磁电信息功能材料重点实验室，郑州 450002
采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法, 通过投影缀加波(PAW)和广义梯度近似(GGA)系统地研究了Ti3(ZnxAl1-x)C2的结构、能量、声子性质、电子性质和弹性性质。对MAX相Ti3AlC2晶体中A位置的Al元素用Zn元素进行替换掺杂，构建出Ti3(ZnxAl1-x)C2(x=0,0.25,0.5,0.75,1)固溶体结构模型。计算分析表明: 在所研究的掺杂浓度范围内Ti3(ZnxAl1-x)C2均是热力学、动力学和力学稳定的脆性材料; 此外，Ti3(ZnxAl1-x)C2(x=0,0.25,0.5,0.75,1)均呈现金属性，在费米能级处的电子态密度主要贡献来自Ti-3d态，同时具有离子键、共价键和金属键的综合性质。随着Zn原子掺杂浓度的增加，在一定程度上其导电性和塑性均增强。
MAX相 低维晶态材料 第一性原理 电子性质 弹性性质 声子性质 Ti3(ZnxAl1-x)C2 Ti3(ZnxAl1-x)C2 MAX phase low dimensional crystalline material first-principle electronic property elastic property phonon property
本文基于密度泛函理论的第一性原理方法，构建了Na-Ti共掺LiFePO4的模型，并利用CASTEP模块计算了共掺体系的电子结构和弹性性质。计算结果表明，由于引入了杂质原子，共掺体系的晶胞参数略微增加，带隙由0.695 eV降低至0.473 eV，电子跃迁所需能量减小。并且锂离子迁移势垒由0.34 eV降低至0.25 eV，使得共掺后的结构导电性增强。弹性性质计算结果表明，共掺后结构的体积模量、剪切模量以及杨氏模量均有不同程度的下降，而计算的泊松比显示材料掺杂前后均为脆性，但共掺杂后的材料塑性强于未掺杂的材料，并且共掺后晶体的各向异性减弱，提高了LiFePO4的延展性。
共掺 第一性原理 电子结构 弹性性质 LiFePO4 LiFePO4 co-doping first-principle electronic structure elastic property
本文采用密度泛函理论中的赝势平面波法计算了ReB2的P63/mmc晶体结构(即hP6-ReB2)的结构特性及弹性性质。在计算了hP6-ReB2的平衡结构参数后, 从热力学、动力学及机械力学三方面验证了其结构稳定性。研究发现, hP6-ReB2在高压下的弹性系数、各个弹性模量均随压强的增加而增大。泊松比显示hP6-ReB2表现为脆性。三种类型的弹性波随压强的变化趋势显示hP6-ReB2为弹性各向异性晶体。经估算, hP6-ReB2结构的维氏硬度约为38.2 GPa。电子态密度揭示了hP6-ReB2的Re-B和B-B之间存在着强共价键, 并且随着压强的增加共价键逐渐增强。
高硬度材料 高压 结构特性 弹性性质 硬度 态密度 high hardness material ReB2 ReB2 high pressure structural characteristic elastic property hardness density of state
福建工程学院材料科学与工程学院，福州 350118
窄带隙半导体材料Mg2Sn具有丰度大、密度低、无毒及环境友好等特点，是中低温热电材料的优秀候选者。本文基于密度泛函理论，结合不同形式的电子交换关联能系统分析了Mg2Sn晶体的弹性系数、声子振动谱和电子能带结构，并基于非平衡玻尔兹曼输运理论计算了Mg2Sn的热电性能。结果表明，GGA-PBE作为电子交换关联能可以很好地拟合立方相Mg2Sn的力学性能(声子振动谱无虚频率)，其体弹性模量为42.1 GPa且各向同性。同时，当工作温度高于300 K，Mg2Sn的德拜温度开始趋于平缓且不高于315 K，表明Mg2Sn在该温度区域内具有低声子热导率。使用B3LYP作为电子交换关联能可以估算Mg2Sn费米能级附近的电子结构，发现价带顶附近存在三重简并态。同时计算结果表明，Mg2Sn p型掺杂下的热电优值(ZT值)优于n型掺杂，可达1.05。本研究结果为进一步优化Mg2Sn热电性能的研究提供借鉴。
第一性原理 弹性性能 玻尔兹曼输运 热电性能 掺杂 first-principle Mg2Sn Mg2Sn elastic property Boltzmann transport thermoelectric property doped
