密度泛函理論在材料計算中的應(yīng)用

第 1章 密度泛函基礎(chǔ)理論框架 1
1.1　薛定諤方程　1
1.2　交換關(guān)聯(lián)泛函　5
1.2.1　局域密度近似　6
1.2.2　廣義梯度近似　7
1.2.3　LDA(GGA) U軌道相關(guān)泛函　10
1.3　贗勢理論　13
1.3.1　Norm-conserving贗勢　13
1.3.2　Ultrasoft贗勢　16
1.3.3　PAW贗勢　17
1.4　KS方程的解法　19
1.5　晶體總能　21
1.5.1布里淵區(qū)積分　21
1.5.2密度自洽步進(jìn)方法　23
1.5.3總能的計算　23
1.6　結(jié)構(gòu)優(yōu)化　24
1.7　電子態(tài)密度和能帶結(jié)構(gòu)　25
1.7.1　電子態(tài)密度　25
1.7.2　能帶結(jié)構(gòu)　26
第　2章 計算實例簡介　28
2.1　半導(dǎo)體材料　28
2.1.1　IMZOm的應(yīng)用背景　28
2.1.2　IMZOm的實驗特征　33
2.1.3　IMZOm的計算研究概況　37
2.2　儲能材料　40
2.2.1　MXenes的應(yīng)用背景　40
2.2.2　MXenes的計算研究概況　41
2.3實例計算內(nèi)容　43
2.3.1　IMZOm的計算內(nèi)容　43
2.3.2　MXenes的計算內(nèi)容　50
第3章　半導(dǎo)體材料晶體結(jié)構(gòu)計算　53
3.1　晶體結(jié)構(gòu)存在的問題　53
3.2　計算方法　55
3.3　IMZOm調(diào)制結(jié)構(gòu)模型和HRTEM模擬結(jié)果　56
3.4　IMZOm結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的第 一性原理研究　61
3.5　IZOm結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形成機(jī)制　64
3.5.1　IZOm的不同晶體結(jié)構(gòu)模型　64
3.5.2　結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形成機(jī)制　66
3.6　計算結(jié)論　72
第4章　半導(dǎo)體材料電子結(jié)構(gòu)計算　74
4.1　體系結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的電子結(jié)構(gòu)特征　74
4.2　標(biāo)準(zhǔn)計算結(jié)構(gòu)模型　76
4.3　計算方法　77
4.4　計算結(jié)果分析　78
4.4.1　ZnO和In2O3的電子結(jié)構(gòu)　78
4.4.2　IZOm的態(tài)密度　80
4.4.3　IZOm的能帶結(jié)構(gòu)　82
4.4.4　IZOm的電子有效質(zhì)量和最優(yōu)化輸運(yùn)路徑　85
4.5　計算結(jié)論　89
第5章　半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)電子輸運(yùn)性質(zhì)計算　90
5.1　半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)電子輸運(yùn)I-V曲線特征　90
5.2　納米線MSM結(jié)構(gòu)模型　94
5.2.1　空間電荷區(qū)的勢能分布　94
5.2.2　納米線的子帶結(jié)構(gòu)　97
5.3　金屬半導(dǎo)體接觸端的電子輸運(yùn)特征　98
5.3.1　電流的能量分布　100
5.3.2　接觸端區(qū)域的電子輸運(yùn)過程　103
5.4　MSM結(jié)構(gòu)I-V特性曲線特征　105
5.4.1　不同單元位置的電子輸運(yùn)特征　105
5.4.2　I-V特性曲線　109
5.5　IZOm納米帶電子輸運(yùn)特征　111
5.5.1　實驗結(jié)果　111
5.5.2　MSM結(jié)構(gòu)模擬　112
5.5.3　SCL輸運(yùn)　113
5.5.4　跳躍輔助的束縛態(tài)電子能帶輸運(yùn)模型　115
5.6　計算結(jié)論　118
第6章　儲能材料結(jié)構(gòu)形成機(jī)制　120
6.1　MXenes結(jié)構(gòu)形成存在的問題　120
6.2　計算方法　121
6.3　插層Ti3C2的結(jié)構(gòu)特性及形成機(jī)理　121
6.3.1純Ti3C2和Ti3C2嵌入單一原子的基態(tài)結(jié)構(gòu)　121
6.3.2　Ti3C2與單一原子相互作用的形成機(jī)理　124
6.3.3　Ti3C2與F和O相互作用的形成機(jī)理　128
6.3.4　Ti3C2與F、O以及H相互作用的形成機(jī)理　130
6.3.5　Li插層的形成及其電荷儲存機(jī)制　132
6.4計算結(jié)論　135
第7章　儲能材料結(jié)構(gòu)動力學(xué)變化　137
7.1　MXenes結(jié)構(gòu)變化問題　137
7.2　計算方法　137
7.3　含H基團(tuán)對Ti3C2Tx結(jié)構(gòu)動力學(xué)的影響　138
7.3.1　表面官能團(tuán)的形成機(jī)理　138
7.3.2　Ti3C2Tx的支柱　140
7.4　計算結(jié)論　145
第8章　二維儲能材料不同類型離子擴(kuò)散機(jī)理　146
8.1　MXenes的離子擴(kuò)散問題　146
8.2　計算方法　146
8.3　離子擴(kuò)散勢能面　148
8.4　離子擴(kuò)散分子動力學(xué)模擬　153
8.5　計算結(jié)論　156
參考文獻(xiàn)　157