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(shì)理論　13

1.3.1　Norm-conserving贗勢(shì)　13

1.3.2　Ultrasoft贗勢(shì)　16

1.3.3　PAW贗勢(shì)　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(jì)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(jì)算實(shí)例簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)特征　33

2.1.3　IMZOm的計(jì)算研究概況　37

2.2　儲(chǔ)能材料　40

2.2.1　MXenes的應(yīng)用背景　40

2.2.2　MXenes的計(jì)算研究概況　41

2.3實(shí)例計(jì)算內(nèi)容　43

2.3.1　IMZOm的計(jì)算內(nèi)容　43

2.3.2　MXenes的計(jì)算內(nèi)容　50

第3章　半導(dǎo)體材料晶體結(jié)構(gòu)計(jì)算　53

3.1　晶體結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題　53

3.2　計(jì)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(jì)算結(jié)論　72

第4章　半導(dǎo)體材料電子結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算結(jié)構(gòu)模型　76

4.3　計(jì)算方法　77

4.4　計(jì)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(jì)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(jì)算　90

5.1　半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)電子輸運(yùn)I-V曲線(xiàn)特征　90

5.2　納米線(xiàn)MSM結(jié)構(gòu)模型　94

5.2.1　空間電荷區(qū)的勢(shì)能分布　94

5.2.2　納米線(xiàn)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(guò)程　103

5.4　MSM結(jié)構(gòu)I-V特性曲線(xiàn)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(xiàn)　109

5.5　IZOm納米帶電子輸運(yùn)特征　111

5.5.1　實(shí)驗(yàn)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(jì)算結(jié)論　118

第6章　儲(chǔ)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(wèn)題　120

6.2　計(jì)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(chǔ)存機(jī)制　132

6.4計(jì)算結(jié)論　135

第7章　儲(chǔ)能材料結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)變化　137

7.1　MXenes結(jié)構(gòu)變化問(wèn)題　137

7.2　計(jì)算方法　137

7.3　含H基團(tuán)對(duì)Ti3C2Tx結(jié)構(gòu)動(dòng)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(jì)算結(jié)論　145

第8章　二維儲(chǔ)能材料不同類(lèi)型離子擴(kuò)散機(jī)理　146

8.1　MXenes的離子擴(kuò)散問(wèn)題　146

8.2　計(jì)算方法　146

8.3　離子擴(kuò)散勢(shì)能面　148

8.4　離子擴(kuò)散分子動(dòng)力學(xué)模擬　153

8.5　計(jì)算結(jié)論　156

參考文獻(xiàn)　157