一、关于范德瓦尔斯方程的讨论（论文文献综述）
张屹[1]（2021）在《基于显关联高斯基的电子、电子偶素与轻核原子低能弹性散射计算》文中认为冷原子技术的发展推动了物理学的重大进展,使人类第一次实现了玻色爱因斯坦凝聚体。得益于冷原子物理的发展,关注反物质与物质间相互作用的正电子物理也迅速发展壮大起来。结合这两大背景,一个非常值得关注的问题就是如何实现反物质的玻色爱因斯坦凝聚。电子偶素作为一个由物质（电子）和反物质（正电子）组成的束缚态系统,被认为是实现反物质玻色爱因斯坦凝聚的重要候选体系之一。而电子偶素寿命过短以及气体束流温度过高是阻碍实现电子偶素玻色爱因斯坦凝聚的主要因素。因此寻找适合的有助于实现反物质玻色爱因斯坦凝聚体的候选体系,或是提供新的冷却途径是正电子物理的重要研究前沿。本文从第一性原理出发,从头计算电子偶素与其他原子的相互作用对于实现这一过程非常有帮助。因此本文主要内容有:1.第一部分我们发展了基于显关联高斯基函数的投影方法,使该方法能正确应用于满足交换对称性的分子系统中。利用此改进的投影方法计算了激发态电子偶素和激发态电子偶素之间的近阈值共振态行为,第一次理论预言了 0+（A1）和0+（E）这两个双激发电子偶素分子的存在,双激发电子偶素0+（A1）态的能量是-0.12550 a.u.,对应于 Ps（2S）+Ps（2S）阈值。0+（E）态的能量是-0.099298 a.u.,对应于Ps（2S）+Ps（3S）阈值。此外我们利用复转动方法得到了两个态精确的共振位置和共振宽度。这些结构性质是将来电子偶素分子谱实验重要的参数。该工作发展的改进投影方法可以用于计算激发态电子偶素间的散射行为。2.第二部分中我们探索了激发态电子偶素分子间的散射过程,目的是通过计算激发态电子偶素（o-Ps（2S））间的散射长度来确定该体系能否形成稳定的玻色爱因斯坦凝聚。我们计划用稳定性约束变分法并结合投影算符方法计算激发态电子偶素之间的散射长度,初步确定（o-Ps（2S））和（p-Ps（2S））之间散射长度为正。之后利用量子亏损理论估算了（p-Ps（2S））的散射长度,也确认其散射长度为正。正的散射长度说明Ps（2S）态能够形成稳定的BEC。3.第三部分中为了探究电子偶素散射和电子散射的异同,利用约束变分法计算了自旋极化的电子、电子偶素和氦之间的散射特性。给出了这两个体系的散射相移及散射长度,并比较了两种散射过程的散射截面差异。同时在自旋极化的电子偶素和氦的散射过程中,电子偶素pickoff湮灭率为零,这限制了自旋极化的电子偶素和亚稳态氦的热力学过程,可能用于未来的电子偶素冷却过程。同时在自旋极化的电子和氦的散射过程中,发现了在入射动量在k=0.09 a.u.附近散射截面会出现一个“Ramsauer-Townsend”极小值。这些奇异性质和自旋极化系统有很强的相关性,我们推断了长程色散系数对于电子、电子散射过程的影响很大。4.第四部分中我们使用基于超球坐标的R矩阵传播方法研究了氦-氦-氚4He2T体系的超冷散射特性,得到了体系He-He-T→He2+T的三体重组率,弹性散射相移、截面以及散射长度,这些数据可能用于未来的冷原子实验中。同时超球坐标方法展现了计算三体系统的强大能力,结合显关联高斯基可以发展能够计算四体体系的超球四体方法,这对未来进一步研究电子偶素之间的散射很有帮助。
魏金磊[2]（2021）在《二维范德瓦尔斯异质结光学与电学性质研究》文中指出二维半导体纳米材料因其较大的表面积和独特的电子性质而具有广泛的应用价值,并在过去的几十年里不断受到研究人员的青睐。研究人员发现二维材料在自旋电子学、光电子学、场效应管、探测器、传感器、量子器件、太阳能电池等众多科学领域均有着较大的应用价值。在进一步探索二维材料的新特性的进程中,超薄的二维范德瓦尔斯异质结构及其器件的研究受到青睐。这些不同二维材料以层间微弱的范德华力相互作用形成的范德瓦尔斯异质结显示出远远超过其单组分的新特性。本论文的主要研究成果如下:1.在双管式炉加热化学气相沉积（CVD）系统中使用基底反扣法制备二硫化钼（MoS2）时,通过改变前驱体坩埚的尺寸（长度与宽度）来制备MoS2薄片。实验分析表明这些坩埚的几何形显着影响实验的成功进行以及所制备的MoS2晶体的化学结构和形貌尺寸。较长且宽度适中的船形坩埚能为化学反应的进行提供相对稳定的气流和沉积压强,进而生长出具有规则形状和表面均匀的层状MoS2晶体。而长度较短的坩埚不利于载流气体携带蒸发的硫原子进入反应区域。我们分析得出船型坩埚尺寸的变化可以在很大程度上改变坩埚中的气体流速,引起沉积压强的改变,直接影响晶体表面形貌的生长以及多层的生长。这项工作提供了一种基于CVD的可行且简便的生长调控方法,以生产高质量的单层MoS2晶体,用于单层,多层或异质结晶体管,光电器件和传感器等领域的科学研究。2.利用密度泛函理论研究了基于硼烯和二硫化钼的堆叠异质结的电子和光学性质。发现不同的1/6空位硼烯β12和MoS2的堆叠可以通过层间范德华力诱导不同的电子性质。外部电场可以调整异质结的肖特基接触类型。与MoS2相比,堆叠的异质结扩大了光响应的范围。这表明堆叠改变了单层MoS2的电子和光学特性,并且外部电场引起了改变的肖特基接触类型,从而为设计具有可调肖特基接触和良好光学特性的光电器件提供了一种方法。3.基于密度泛函理论研究了δ6硼烯分别和MoS2以及WSe2构建的四个范德瓦尔斯异质结的电子结构与光学性质。相同材料的不同堆叠方式造成的层间原子的范德瓦尔斯力的不同对其层间的距离产生明显的差距。电子间的相互作用以及轻微的杂化也使得它们的能带结构,投影态密度以及肖特基接触类型的不同。它们表现的电子结构表明其运用于电子器件的可能性。在光学性质上,四种范德瓦尔斯异质结的光导率相比于单层的过渡金属硫属化物均向低能量偏移,且响应范围和强度均增强。本工作通过第一性原理的计算提供了它们在电学和光学的部分性质,为实验的制备提供了理论的参考。
王乾鹏[3]（2021）在《铝离子电池正极材料的第一性原理计算》文中研究指明为了提高能量利用效率以及减少环境污染,智能电网和电动汽车的大规模推广成为了急迫的需求。但是目前商用的锂离子电池的能量密度、充电效率和成本都难以满足电动汽车和智能电网快速发展需求,寻找新的二次电池体系成为了重要的研究问题。近年来,基于双离子电池机制的提出及室温离子液体电解质的发展,新的铝/石墨电池体系被提出。这一电池体系在循环性能、稳定性以及充电速度上相比之前的铝离子电池取得了巨大的突破,受到了学术界的广泛关注。但是这一电池体系在能量密度上的缺陷阻碍了其商业化的应用。对于双离子电池的体系,能量密度的计算还需要考虑电解质的重量。即使只考虑石墨正极的重量,铝/石墨电池的比容量也没有超过150mAh/g,原因是充电时AlCl4嵌入石墨会占据较大的空间。研究AlCl4在石墨中的嵌入机制有助于理解石墨正极的充放电过程,帮助我们寻找提高能量密度的方法。另外,多种石墨层间化合物广泛应用于不同的电极反应中。研究铝离子电池石墨正极中的扩散机制不仅能够帮助我们理解铝/石墨电池体系的快速充电特性,而且还能为其它使用石墨电极的电池体系的充电速率提高提供参考。本论文的具体研究内容包括以下三个方面:1.铝离子电池石墨正极中的嵌入机制研究。我们通过结构优化确认了 AlCl4在石墨中的嵌入形态,得到的石墨层间化合物结构与实验X射线衍射的结果可以正确对应。我们由嵌入不同数量的AlCl4产生的结构变化得到石墨正极的理论比容量上限。另外我们还计算了 AlCl4石墨层间化合物的形成能,得到了该电池体系在不同比容量区间下的理论电压。我们发现形成能与理论电压的计算依赖于第一性原理计算中使用的范德瓦尔斯相互作用修正。2.AlCl4在石墨层间化合物中的扩散机制研究。我们通过从头算分子动力学模拟,得到了 AlCl4在石墨中的扩散系数,同时发现石墨层间的滑移运动不能被忽视。对比束缚石墨层运动的分子动力学模拟,我们发现了 AlCl4和石墨层之间存在合作迁移效应:AlCl4的扩散不仅受石墨层提供的势垒影响,还被石墨层的运动所促进。由于石墨层的运动较慢,其中的相互作用也比较复杂,为了更全面的反映AlCl4在运动的石墨层中的扩散,我们尝试了更长时间的从头算分子动力学模拟。我们发现在更长的时间尺度下,AlCl4与石墨层的相互作用是不稳定的,AlCl4和石墨层间运动的关联也会因为相互作用的变化而减弱。合作迁移效应的减弱会使AlCl4陷入停滞,扩散系数出现不收敛的现象。我们通过不同的纳秒级别半经验分子动力学模拟,发现因为与石墨层关联性减弱导致的AlCl4扩散停滞在时间尺度和空间尺度上都具有可重复性,并且停滞的频率和晶格的对称性应变正相关。3.AlF4石墨层间化合物的对比研究。我们尝试将AlF4嵌入石墨进行类似的结构性质计算,发现AlF4的石墨层间化合物比AlCl4支持更高的理论比容量和理论电压。我们通过从头算分子动力学模拟计算了 AlF4在石墨中的扩散系数,发现比AlCl4的扩散系数更高。因此我们提出了在铝离子电池中用F元素替代Cl元素的理论方案,这一替代方案可以提高铝离子电池的能量密度并降低充电过程中的体积膨胀,同时保持石墨正极对高充电速率的支持。
南珏[4]（2021）在《超冷23Na40K分子的置换反应和光晶格中量子绝热掺杂的理论研究》文中进行了进一步梳理本文对冷原子体系中的原子-分子置换反应以及在光晶格中的费米子的绝热掺杂进行了理论研究。我们利用求解多通道方程的方法计算了 23Na原子和40K原子的Feshbach共振,得到了在共振附近的s-波散射长度。在本文中我们给出了计算细节。我们在实验中观测到了在两个重叠的共振附近Na原子和NaK Feshbach分子的置换反应。通过改变磁场,我们将反应从放热去调节到吸热区。在不同磁场点测量了态到态的反应速率,观测到了在吸热去的阈值效应。理论上我们求解STM方程,计算了反应截面和有限温度的反应速率,分析了在反应中的Efimov物理和阈值效应。通过在不同重叠共振区域将理论与实验进行拟合,我们验证了置换反应具有范德瓦尔斯universality。我们提出了对一维和二维的光晶格中的费米子进行绝热掺杂的理论方案。二维排斥相互作用的费米-哈伯德模型中,在低温处有d-波超流相,研究指出这与高温超导有重要联系。我们提出一种通过绝热转换两套晶格实现掺杂的方案。这一方案可以保证制备过程中保持系统熵相对低,有望将系统制备到低温d-波超导相。数值结果表明在晶格较浅时该方案在一维和二维都可达到较高的末态保真度。但在晶格较深时过程中的局域化会破坏这一方案的有效性。我们提出可以引入相互作用来抑制局域化,并通过密度矩阵重整化群计算予以验证。本文的研究会对冷原子体系中的超冷化学,以及光晶格中费米子量子模拟起到作用
陈阳[5]（2021）在《磁单极黑洞的热力学相变》文中研究说明本文在广义测不准原理（GUP）的影响下,基于量子隧穿辐射,讨论了带有整体磁单极的Schwarzschild黑洞的相变行为,而且运用两点关联函数及Wilson loop研究了带有整体磁单极的荷电黑洞的范德瓦尔斯相变。首先在广义测不准原理的背景下,通过使用广义Dirac方程获得了霍金温度、局域温度、黑洞残余、黑洞熵、热容量和其他热力学量。接着分析了广义测不准参数和磁单极参数对相变的影响。继而研究了在广义测不准原理影响下的热力学稳定性和相变结构。结果显示,在磁单极黑洞中存在一阶相变和二阶相变。除此之外,广义测不准参数和磁单极参数将会影响黑洞相变和黑洞残余。其次,在全息框架下,不仅利用黑洞熵,还利用了两点关联函数来探讨带有整体磁单极的荷电黑洞的相变行为。研究结果显示在对应的温度——熵平面内能观察到和普通热力学液——气流体完全相类似的范德瓦尔斯相变。在温度——两点关联函数平面中也展现出类似的范德瓦尔斯相变,同时磁单极参数对两点关联函数的范德瓦尔斯相变产生影响。最后,在全息框架下,通过Wilson loop对带有磁单极电荷的Ad S时空中黑洞相变进行探讨。研究结果表明,Wilson loop也可以展示与黑洞热力学熵相类似的范德瓦尔斯相变。并且发现磁单极参数对Wilson loop的范德瓦尔斯相变结构产生影响。
刘壮[6]（2021）在《含NO开壳层范德瓦尔斯复合物的中红外激光光谱研究》文中提出分子间相互作用力在物理、化学、生物、生命科学等领域扮演着十分重要的角色。范德瓦尔斯复合物分子的红外光谱、结构和动力学研究是了解分子间相互作用本质的重要手段之一。含开壳层分子一氧化氮（NO）的范德瓦尔斯复合物是研究开壳层分子和闭壳层分子或原子之间非共价相互作用的基本模型。本文使用自主搭建的、以分布反馈式量子级联激光器（DFB-QCLs）为光源的高分辨中红外超声喷射吸收光谱测量系统,测量并分析了 NO-X（X=Ne,Ar,N2O,CO2）等四种含NO开壳层复合物在NO基频带区域（～5.3 μm）的高分辨振动-转动光谱。主要内容如下:1.Ar-NO（X2Π）复合物。共观测到五个子带（P’←P":1/2←3/2,1/2←1/2,3/2←1/2,5/2←3/2,7/2←5/2）,其中在（P’←P":1/2←3/2,1/2←1/2,3/2←1/2）三个子带中观测到部分由于14N（I=1）核自旋引起的超精细分裂。使用平面构型开壳层复合物的半刚性转子哈密顿量对红外光谱和微波光谱中的精细结构和超精细结构进行了全局分析,确定了精确的分子参数。为了更准确描述P=1/2态的结构弛豫效应,复合物分子惯量主轴与NO分子轴夹角θ与角动量量子数J的线性关系表示为:θ=θ0+△θ（J+0.5）。此外还使用Meyer经验模型进行了整体拟合,得到了一系列与相互作用有关的量化参数。2.Ne-NO（X2Π）复合物。共观测到三个子带（P’←P":1/2←1/2,3/2←1/2,5/2←3/2）,其中在（P’←P":1/2←1/2,3/2←1/2）两个子带观测到部分14N（I=1）核自旋超精细分裂。使用平面构型开壳层复合物的半刚性转子模型将测得的红外光谱和微波谱一起进行分析拟合,确定了精确的分子参数。其带头位于1876.0606（97）cm-1,相对NO基频带蓝移约0.0888 cm-1,约为泛频带带头蓝移值的一半。3.NO（X2Π）-N2O复合物。在 RCCSD（T）/aug-cc-pVTZ 理论水平上对平面构型的 NO（X2Π）-N2O复合物进行了结构优化,其在A"电子态上的最稳定构型为近T型结构,NO分子中的N原子指向N2O的中间N原子。共标识了 321条跃迁谱线（J≤ 16.5,P≤5.5）,通过非线性最小二乘法拟合,确定了精确的分子参数,其带头位置相对NO单体蓝移约3.548 cm-1。实验确定的基态Renner-Teller参数为ε=144.56（95）cm-1,略大于NO单体的自旋-轨道耦合常数,表明NO与N2O形成复合物时轨道角动量发生了部分淬灭。4.NO（X2Π）-CO2复合物。在RCCSD（T）/aug-cc-pVTZ理论水平上对具有Cs对称性的NO（X2Π）-N2O复合物进行了结构优化,其在A"电子态上的最稳定构型为T型结构,NO分子中的N原子指向CO2的中间C原子。在实验光谱中观察到由于复合物中CO2的两个全同16O（I=0）原子核自旋统计产生的谱线一半消失。使用非线性最小二乘法一共拟合了 234条跃迁谱线（J≤17.5,P≤5.5）,得到带头位置为1880.4518（67）cm-1,相比于NO单体伸缩振动基频带蓝移4.48 cm-1。复合物基态的Renner-Teller参数为ε=129.80（50）cm-1,表明NO与CO2形成复合物时轨道角动量发生了部分淬灭。
张巧璇[7]（2021）在《二维过渡金属化合物的界面及器件的第一性原理计算》文中认为二维（2D）层状过渡金属化合物材料凭借其原子层级的厚度、大的比表面积以及丰富的物化特性,受到人们的广泛关注。在电子、能源以及新型自旋器件等领域,二维层状过渡金属化合物均具有潜在的应用前景。在这些器件中,涉及到二维半导体/金属、二维半导体/半导体等多种界面。这些界面均有可能对器件性能产生重要影响。基于第一性原理计算方法,本文对MoN、MX2（M=Mo、W、V;X=S、Se）等层状过渡金属化合物的界面特性进行了研究,并对其在锂离子电池电极、场效应晶体管及磁性隧穿结等方面的应用潜力进行了评估。具体工作如下:1.计算单层MoN与Li原子接触的界面电学特性,并评估了 MoN作为锂离子电池阳极的潜力。近年来,单层MoN材料已经制备成功,但其内在特性仍有待于理论上的探索。我们研究了 MoN单层两侧异质的独特结构所带来的电学特性。MoN单层两侧的功函数为不同值,氮原子表面一侧的功函数高达6.3 eV。我们进一步探索了其作为锂离子电池阳极材料的潜力,发现其具有较小的锂离子扩散能垒（0.41 eV）和较大的理论容量（406 mAh·g-1）。因此,二维MoN是一种合适的锂离子阳极材料。2.计算同种MX2材料垂直堆积的2H/1T异质结界面的电学性质。过渡金属硫族化合物材料除了具有常见的2H结构相以外,还具有其它可以稳定存在的结构相,比如1T相、1T’相结构。基于相操控手段可以构建同种材料的不同相位堆叠异质结。与不同种材料堆叠而成的异质结相比,这种同种材料的异质结具有更少的杂质、更小的晶格失配参数、更低的接触阻抗。为了探索这种同种材料不同相位堆叠的异质结,我们基于密度泛函理论（density functional theory,DFT）研究了过渡金属硫族化合物家族中六种材料MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、WSe2、WTe2的半导体2H相和金属1T相单层结构垂直堆叠的范德瓦尔斯异质结的接触界面电学性质。我们发现,同种材料的异质结内,2H相层与1T相层堆积相对位置的不同导致了六种不等价的堆积界面结构。我们进一步分析了这种同种材料的2H/1T异质结的不同种堆叠结构的投影能带图,从而分析出MX2材料1T层在堆叠结构中对于半导体2H层的电子结构的影响。3.给出适合单层WSe2亚10纳米场效应管的二维电极材料。对于拥有二维沟道（如WSe2）的小尺寸场效应晶体管来说,找寻合适的电极材料是至关重要的。为了更加清楚的分析这些二维材料层间电接触对器件表现影响的内在机制并且寻找出合适WSe2场效应管的二维电极材料,我们使用非平衡态格林函数方法结合密度泛函理论的方法（DFT-NEGF）将六种二维金属电极材料 NbSe2、Mo2CF2、Mo2CO2、Ti2C、Ti2C（OH）2、borophene分别与单层WSe2之间的接触界面进行电学性质计算,并对WSe2亚10纳米沟道场效应管的输运性能进行模拟计算。通过对比搭配不同电极的亚10纳米场效应管的开态电流、延迟时间、能量损耗等影响器件表现的关键因素,我们给出了两种比较适合单层WSe2场效应管的二维电极材料（Ti2C（OH）2、NbSe2）。4.计算二维 graphene/1T-VSe2/h-BN/1T-VSe2/graphene 磁性隧道结（MTJ）的器件表现以及研究旋转h-BN阻挡层对于器件表现影响。一些三维材料被发现剥离成二维材料时,仍然可以保留层内的磁性,比如CrI3、1T-VSe2、Fe3GeTe2。将这些具有磁性的二维材料和其它二维材料堆积成异质结可以构建为新型磁性隧道结。我们根据密度泛函理论结合非平衡态格林函数方法研究二维 graphene/1 T-VSe2/h-BN/1T-VSe2/graphene 磁性隧道结的电磁特性。在此二维磁性隧道结中,1T-VSe2为铁磁层、单层h-BN层为阻挡层、石墨烯为金属电极层。我们通过h-BN层与1T-VSe2层间0°-172.4°旋转来研究绝缘层h-BN相对1T-VSe2铁磁层角度的变化对磁性隧道结器件表现的影响。我们计算不同h-BN旋转角度的器件透射谱,比较出了不同旋转角度器件的隧穿磁阻的变化。
张栋[8]（2021）在《二维XY2/MgPSe3（X=Mo,W;Y=S,Se）范德瓦尔斯异质结电子结构与光学性能的研究》文中进行了进一步梳理论文从二维半导体材料的应用日益深入和广泛,以及单一材料的性能不能满足人们的要求出发,选择具有宽带隙的单层三硒磷镁和具有高电子迁移率的过渡金属双硫族化合物构成二维范德瓦尔斯异质结,并基于第一性原理计算,系统性的从理论上分析了它们的电子结构、光学性质和在光催化剂方面的应用潜力,以及缺陷和空位对其电子结构的影响,为该材料的实际应用提供了理论依据。本文主要工作内容分为两部分:1.研究二维XY2/Mg PSe3（X=Mo、W;Y=S、Se）异质结的电子结构和光学性质,该工作又主要分为四部分:（1）通过将2×2的XY2超胞与1×1的Mg PSe3单胞堆叠在一起,构成XY2/Mg PSe3模型;考虑到层间界面的不同对接方式,通过计算形成能从而选定一种最稳定的结构。（2）对二维XY2/Mg PSe3包含的八种异质结构进行投影能带与态密度计算,主要分析其带隙大小和能带结构类型。（3）对具有type-Ⅱ型能带结构的异质结使用更精确的HSE06算法进一步确定它的能带边沿位置,然后筛选出符合光解水催化剂能带要求的异质结;最后对该异质结在反应前后的自由能变化做分析,确定是否能驱动反应过程。（4）研究二维XY2/Mg PSe3以及独立的单层XY2和Mg PSe3的光学性质,包括光吸收系数、反射率和折射率。通过以上研究发现,二维Mo SSe/Mg PSe3＿Ⅱ和WSSe/Mg PSe3＿Ⅱ异质结具有符合光解水催化剂的能带结构及边沿位置。进一步分析发现,WSSe/Mg PSe3＿Ⅱ异质结的还原驱动力大于析氢反应势垒,可以驱动析氢反应。此外,XY2/Mg PSe3的光吸收性质也要强于独立的单层XY2和Mg PSe3。2.研究应力及缺陷对XY2/Mg PSe3异质结电子性质的调控,该工作主要分为以下两个部分:（1）对XY2/Mg PSe3施加从-3%到3%的均一双轴应力,研究应变对其电子结构的影响,主要分析带隙大小与类型发生的变化。之后又计算了应变对Mo SSe/Mg PSe3＿Ⅱ和WSSe/Mg PSe3＿Ⅱ的光吸收的影响。（2）分别在Mg PSe3表面引入Se空位和XY2表面引入Y空位,研究空位缺陷对XY2/Mg PSe3电子结构的影响。通过上述的研究发现,双轴应变对XY2/Mg PSe3的带隙大小存在线性调控作用,并且在应变过程中,存在着直接带隙到间接带隙以及type-Ⅱ型能带结构到type-Ⅰ的转变。本文工作为XY2/Mg PSe3在未来的光催化、光电器件等应用方面提供了重要的理论基础。
康丽丽[9]（2021）在《二维铁电隧道结输运特性的第一性原理研究》文中研究表明铁电隧道结（Ferroelectric tunnel junctions,FTJs）是由两个金属或半导体电极以及夹在中间的铁电薄层组成的一种量子输运体系。中间层铁电材料具有可以自发极化,并且在自发极化时存在两个可能的取向的特点,并且在有电场作用时,两个取向能够实现相互转变。伴随着中间铁电层极化方向的反转,铁电层产生的隧穿势垒的高度或宽度发生改变,进而导致电子隧穿能力产生很大差异。最后结果是,对于两种极化态下的铁电隧道结,一个呈现高阻态,一个呈现低阻态,这种效应叫隧穿电致电阻（tunnel electroresistance,TER）效应。铁电隧道结因为TER效应的存在可以用作非易失性储存器件的特点吸引了研究人员的广泛关注。当下研究最多的是基于具有钙钛矿结构的三维铁电薄膜用作中间隧穿势垒层而构成的三维铁电隧道结。然而这种传统铁电薄膜由于退极化效应而存在一个临界厚度问题,当薄膜的厚度小于某个临界值时,其铁电性将会消失,这使得工业上要求的器件尺寸不断小型化的要求难以得到满足。近年来,随着具有几个原子层厚度的二维铁电材料的兴起,为解决上述三维铁电隧道结中铁电薄膜的临界厚度问题带来了新的希望。因此,对二维铁电隧道（2D FTJs）结输运特性研究的重要性日益突显。几个重要的问题包括:哪些材料可以用来作为二维铁电隧道结的电极?和电极材料接触后其铁电性是否还能够继续保持?二维铁电隧道结所表现出来的TER效应水平如何?以及产生TER效应的物理机制是什么?等等。为了解答这些问题,本论文采用密度泛函理论（Density Functional theory,DFT）结合非平衡格林函数（Nonequilibrium Green’s function,NEGF）的方法系统地研究了几种不同的二维铁电隧道结输运特性以及它们产生TER效应的机制。论文的主要内容包括:1.在石墨烯/BiP二维铁电隧道结中实现巨隧穿电致电阻效应在这部分研究中,我们采用具有二维面内极化的铁电材料BiP构建了存在二维范德瓦尔斯异质结构（石墨烯/BiP）的二维铁电隧道结,然后通过在左右电极的石墨烯层分别中掺入B原子和N原子来打破左右电极的对称性,通过计算体系的输运性质,我们获得了约为623%的电致电阻比率（TER）,这与三维铁电隧道结的电致电阻比率水平是相当的。进一步的分析发现,这主要是由于左右电极显着不同的屏蔽效应以及由此导致的铁电反转前后隧穿势垒高度的重大变化导致的。我们的研究说明了二维铁电材料在铁电存储器件方面极具应用价值。2.在具有垂直面外极化的二维铁电隧道结中实现巨隧穿电致电阻效应在这部分研究中,我们利用具有垂直面外极化的二维铁电极性材料与另一种非铁电二维材料构成的范德瓦尔斯（van derWaals,vdW）垂直异质结构作为电极,单纯的二维铁电材料用作中间势垒。由于二维铁电材料的电极化导致的内建电场的存在,其两个表面所具有的功函数之间存在巨大差异,基于此,我们提出了一种产生TER效应的新机制。当二维铁电材料和另外一种二维材料构成范德瓦尔斯（vdW）垂直异质结构时,根据其与二维极性材料的哪个表面接触,将有两种界面接触。根据两种材料接触表面的相对功函数,在它们之间可能会或可能不会发生电荷转移,导致二维极性材料可能会导电或仍处于绝缘状态,从而获得两种不同的导电状态（“ON”和“OFF”）。我们通过采用石墨烯和具有垂直面外极化的二维铁电材料In2Se3来构建具有范德瓦尔斯异质结构的铁电隧道结证明了该想法的可行性。通过量子输运计算,我们得到了约为108%数量级的巨大的隧穿电致电阻（TER）比率,这为垂直面外极化的2D铁电材料用于铁电存储设备提供了一个新方法。3.石墨烯/In2Se3铁电隧道结中畴壁诱导的巨隧穿电致电阻效应目前所有利用2D FTJs实现大TER效应的方案都是基于整个铁电层在电场上的极化反转。然而理论和实验均发现,二维铁电材料中可能会存在局部区域的电偶极矩和其它区域反向,从而有铁电畴壁的存在。这为构建一类新的铁电隧道结提供了可能,即部分反转中间势垒的偶极矩是否也能导致大的TER效应。在本部分研究中,我们通过构造两种极化部分反转的2DFTJs,也就是在原本处于均匀极化状态下的FTJ中引入一个铁电畴,然后分别研究了体系处于均极化状态和存在铁电畴的状态下的的量子输运特性。通过量子输运计算,我们得到了约为2.75×104%的TER比率。进一步的电子结构分析表明,由于铁电畴的存在,会在体系中形成两个不同的畴壁（DWs）,在两个不同的DWs中会存在电荷积累或耗尽的现象。这种不对称的界面极化电荷导致了内建电场,从而影响了体系沿输运方向的有效势分布,最终导致了巨大的TER比。研究结果表明,DWs可能会极大地影响量子输运性质,为实现2D FTJs中的巨TER效应提供了另一种新的机制。4.与金属接触的二维铁电隧道结的隧穿电致电阻效应为了更好地结合目前半导体技术,在采用2D铁电材料构建FTJs时需要考虑与金属电极接触的情况。然而,由于传统金属与2D铁电材料之间存在未知的相互作用,目前尚不清楚在2D铁电材料与金属接触时,其铁电性是否仍然存在,以及相应的FTJs是否按照存储设备的要求表现出较高的TER效应。为了研究这些问题,我们采用顶部接触的Au（010）和垂直面外极化的2D铁电材料In2Se3构建了金属与二维材料接触的FTJs。结合密度泛函理论以及非平衡格林函数计算,我们发现在金属和2D材料接触的体系中,不仅铁电材料的铁电性仍然存在,而且由其构建的FTJ达到了 104%的巨大TER比率。这主要是由于随着铁电极化反转,金属与2D铁电材料之间的接触由肖特基型向欧姆型转变。另外,我们还发现Au（010）与In2Se3之间的有效隧穿势垒高度为零,说明接触电阻较低,金属向半导体注入电子的能力强。此研究表明,通过正确选择金属材料,可以构建高性能的2D铁电隧道结。
姜朋[10]（2021）在《低维自旋电子材料和器件的第一性原理研究》文中研究表明巨磁阻效应的发现揭示了电子自旋在电子信息存储领域的重要性。由于电子自旋的相关散射特性,通过改变磁体的磁化方向,可以在磁性隧道结和自旋阀等磁性复合结构中观察到巨大的磁阻比效应,这种效应可以广泛应用于磁基的信息存储等领域。这些发现进一步促进了一个新的学科的发展,即自旋电子学（spintronics）。自旋电子学的目标是基于电子自旋属性以及与自旋相关的耦合机制来开发集成度高、速度快、可操作的自旋电子器件。一方面能够实现电荷自由度所能实现的信息存储等功能,另一方面能够解决目前集成器件中所存在的高功耗等重要问题。如何实现对电子自旋的有效操纵或调控是自旋电子学面临的一个难题,尤其是实现具有低功耗等特征的纯自旋流以及具有完全自旋极化输运的半金属性这两大理想目标。新兴的二维材料由于量子限域效应具有诸多独特的电子性质而受到各大领域广泛关注。在这样两个背景下,如何将二维材料和上述两大理想目标结合,即如何在二维材料中实现纯自旋流和完全自旋极化的半金属性,成为近些年自旋电子学领域关注的研究热点。因此,本论文针对如何调控二维材料的自旋极化输运这一科学问题,利用密度泛函理论和非平衡格林函数等方法,通过热学、光学、电学等不同调制手段鲁棒实现完全自旋极化和纯自旋流两大理想目标。其主要研究内容如下:1、在碳化硅纳米带中利用双边共掺杂机制实现热致自旋流效应。基于铁磁态锯齿形碳化硅纳米带（ZSiCNRs）的自旋通道相互独立的边缘分布特性,我们提出了双边缘共掺杂机制来独立调制ZSiCNRs的各个自旋通道的自旋输运特性,结果发现,通过特定的边缘掺杂可以实现边缘通道的开态和关态。有趣的是,当用一个B原子替代掺杂纳米带一边缘的C原子而同时用一个P原子替代掺杂纳米带另一边缘的Si原子,不同自旋通道在费米能级附近的电子透射率的斜率符号呈现相反的特性（即“X”形）,导致不同自旋的塞贝克系数符号相反。在热电场的驱动下,不同自旋电子会朝相反方向流动,从而实现了热致自旋流。进一步调节体系的化学势和温度,可以实现无电荷流伴随的纯自旋流现象。2、非对称氢化锯齿形硅烯纳米带的光学伽伐尼效应。我们提出在锯齿形硅烯纳米带中利用非对称氢化饱和方式,即纳米带一边缘的Si原子用单个氢原子饱和（sp2杂化）而另一边缘的Si原子用两个氢原子饱和（sp3杂化）,实现了具有双自旋极化的自旋半导体特征。由于非对称氢化硅烯纳米带（H-2HZSiNRs）具有独特的双极化自旋劈裂能带结构和中心反演对称破缺等特征,我们基于H-2H ZSiNRs体系构建了自旋光电器件。研究发现,在线偏振和椭圆偏振光照射下,可以通过调控光子能量或者入射偏振光的偏振角/螺旋角来有效控制不同自旋载流子的流动方向、光电流自旋极化以及电流大小。非常有趣的是,在某个特定的偏振角/螺旋角或某些光子能量条件下,我们可以获得自旋完全极化光电流。此外,当器件左右电极的磁矩方向相反并且光的偏振方向垂直或者平行体系的镜像平面时,可以获得无净电荷流的纯自旋流,而且获得的自旋流并不依赖光子能量的变化。这些结果表明,自旋轨道耦合作用并不是光学伽伐尼效应产生自旋极化输运的一个必要条件,同时也表明了 H-2H ZSiNRs在构建新型自旋光电器件等方面具有非常大的应用前景。3、自旋极化反对称导致光致纯自旋流效应。我们提出了一种光致纯自旋流的鲁棒方案,即通过光学伽伐尼效应在几何结构具有空间反演对称性并且自旋极化具有空间反演反对称性的二维反铁磁体系中获得纯自旋流。由于这类体系具有原子结构的空间反演对称以及自旋密度的空间反演反对称等特点,从而光照一定会产生净电荷流为零的纯自旋流现象,并且获得的纯自旋流不依赖于光子能量和光的偏振特性。首先,我们将这全新的方案应用于具有自旋简并能带结构的锯齿形石墨烯纳米带构建的自旋光电器件中。结果表明,自旋能带劈裂不是光致纯自旋流的必要条件。此外,通过引入外置电场来可进一步打破光电器件中电极端的自旋简并特性,所构建的光电器件可以实现自旋电子器件的多种功能:既能产生完全自旋极化电流又能实现纯自旋流。更为重要的是,我们提出的基于光学伽伐尼效应产生纯自旋流的方案不仅仅限于石墨烯纳米带,而且可以推广到其他具有自旋极化空间反演反对称性的二维反铁磁体系,这对于发展低功耗的自旋器件设计具有重要的参考意义。4、铁电调控二维范德瓦尔斯异质结的半金属性。最近,具有层内表现为铁磁序以及层间表现为反铁磁耦合的二维A型反铁磁范德瓦尔斯（vdW）材料由于特殊的自旋电子特性而受到广泛关注。在本工作中,我们提出了一种基于A型vdW反铁磁体VSe2双层体系和具有面外极化的二维铁电材料Sc2CO2构建的多铁异质结。结果发现,在铁电夹层的作用下,VSe2双层呈现出半金属性,并且导电的自旋极化态局域分布在双层VSe2中的一层上。此外,进一步翻转铁电夹层的电极化方向,半金属态的空间分布和自旋极性也会相应地发生转变。引起这种特殊性质转变的原因主要是Sc2CO2铁电夹层的内建电场以及VSe2/Sc2CO2异质结其中一个界面的电荷转移所造成的。基于VSe2/Sc2CO2多铁异质结所呈现的特殊性质,我们进一步设计了两种新型铁电存储器件模型,通过改变铁电层的极化方向,可以很好地实现逻辑器件的开态（“1”）和关态（“0”）。这些结果充分表明,利用二维面外极化铁电材料来调制A型vdW反铁磁体,不仅提供了一种在二维反铁磁材料中实现半金属性的有效方案,而且为非易失性铁电存储电子器件提供了一个新的设计思路。5、二氧化锡（SnO2）二维相理论预测和空穴掺杂导致的半金属性研究。基于密度泛函理论计算,我们预测了 SnO2的二维P-4m2单层相能够稳定存在,并且呈现平面内负泊松比的拉胀特性。负泊松比的形成主要是由于晶格结构对称性与SnO4四面体在低维效应限制下的协同作用所造成的。此外,研究结果表明,所预测的二维SnO2是一种带隙为3.7 eV的间接带隙半导体,其电子迁移率可高达103cm2V-1s-1。有趣的是,SnO2在费米能级附近的价带中呈现出双墨西哥帽状的能带特征。由于这个特征,可进一步通过空穴载流子静电掺杂方式来诱导SnO2体系发生铁磁相变,并且在很宽的掺杂浓度范围内能够表现半金属性。这种磁性相变用Stoner机制可以很好地解释。这些研究结果表明,所预测的SnO2二维相是罕见的p型磁性体系的又一个重要例子,同时也说明了其在纳米力学和低维自旋电子学等领域的重要前景。
二、关于范德瓦尔斯方程的讨论（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、关于范德瓦尔斯方程的讨论（论文提纲范文）
（1）基于显关联高斯基的电子、电子偶素与轻核原子低能弹性散射计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 弹性散射简介 |
| 1.2 电子与轻核原子的低能弹性散射 |
| 1.2.1 电子与氢原子散射 |
| 1.2.2 电子与氦原子散射 |
| 1.3 正电子与轻核原子的低能弹性散射 |
| 1.3.1 正电子与氢原子散射 |
| 1.3.2 正电子与氦原子散射 |
| 1.4 电子偶素与其他轻核原子的散射 |
| 1.4.1 电子偶素和氢原子散射 |
| 1.4.2 电子偶素和氦原子散射 |
| 1.4.3 电子偶素和电子偶素之间的散射 |
| 1.5 显关联高斯基函数的应用与推广 |
| 1.6 行文安排 |
| 第2章 理论方法 |
| 2.1 显关联高斯基函数的数学形式 |
| 2.2 随机变分法 |
| 2.3 约束变分法 |
| 2.4 超球坐标表示 |
| 第3章 双激发态电子偶素分子 |
| 3.1 正交贋投影方法 |
| 3.2 电子偶素分子置换对称性 |
| 3.3 复转动方法 |
| 3.4 计算结果与讨论 |
| 3.4.1 电子偶素负的双激发态 |
| 3.4.2 A_1对称性下的双激发电子偶素分子 |
| 3.4.3 E对称性下的双激发电子偶素分子 |
| 3.5 结论 |
| 第4章 电子偶素原子间散射 |
| 4.1 稳定性方法 |
| 4.2 量子亏损理论方法 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 基态电子偶素间散射 |
| 4.3.2 激发态电子偶素间散射 |
| 第5章 自旋极化的电子和电子偶素与氦的散射 |
| 5.1 改进的约束变分法 |
| 5.2 电子偶素和亚稳态氦的范德瓦尔斯系数 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 自旋极化的电子、电子偶素与氦的散射相移 |
| 5.3.2 自旋极化的电子、电子偶素和氦的散射长度计算 |
| 5.3.3 自旋极化的电子、电子偶素和氦的S波散射截面计算 |
| 5.4 结论 |
| 第6章 超球坐标表示下的氦-氦-氚三体散射计算 |
| 6.1 氦-氦-氚超球势曲线 |
| 6.2 氦-氦-氚三体重组率 |
| 6.2.1 氦-氦-氚三体散射参数 |
| 6.3 结论 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 作者简历 |
| 1 已发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）二维范德瓦尔斯异质结光学与电学性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 过渡金属硫属化物简介 |
| 1.2.1 二维层状MoS_2研究概述 |
| 1.2.2 二维层状WSe_2研究概述 |
| 1.3 二维硼烯简介 |
| 1.3.1 δ_6与β_(12)硼烯简介 |
| 1.4 范德瓦尔斯异质结研究进展 |
| 1.4.1 结构与性质 |
| 1.4.2 研究现状 |
| 1.5 本文的研究意义与内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 第二章 实验方法与理论基础介绍 |
| 2.1 实验仪器与表征方法 |
| 2.1.1 化学气相沉积系统 |
| 2.1.2 表征技术与仪器 |
| 2.2 第一性原理简介 |
| 2.3 密度泛函理论基础 |
| 2.3.1 Hohenberg-Kohn理论 |
| 2.3.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.3.3 交换关联势 |
| 2.3.4 平面波基组与赝势 |
| 2.4 计算软件Quantum-ATK介绍 |
| 第三章 前驱体坩埚几何形状对单层MoS_2制备的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 样品表征 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 坩埚长度对晶体制备的影响 |
| 3.4.2 坩埚宽度对晶体厚度的影响 |
| 3.4.3 坩埚尺寸对晶体表面形貌的影响 |
| 3.4.4 光学特性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 堆垛构型对β_(12)/MoS_2范德瓦尔斯异质结性质影响的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型与计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 硼烯β_(12)/MoS_2范德瓦尔斯异质结稳定性分析 |
| 4.3.2 硼烯β_(12)/MoS_2范德瓦尔斯异质结电子特性分析 |
| 4.3.3 硼烯β_(12)/MoS_2范德瓦尔斯异质结光学特性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 硼烯δ_6与MoS_2,WSe_2范德瓦尔斯异质结光学与电学性质研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型与计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 范德瓦尔斯异质结稳定性分析 |
| 5.3.2 范德瓦尔斯异质结电子结构分析 |
| 5.3.3 范德瓦尔斯异质结光学特性分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）铝离子电池正极材料的第一性原理计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 锂离子电池的发展历史以及面临的挑战 |
| 1.1.1 锂离子电池的发展历史与现状 |
| 1.1.2 锂离子电池面临的挑战以及新的研究方向 |
| 1.2 双离子电池的研究进展 |
| 1.3 铝离子电池的研究进展 |
| 1.3.1 铝离子电池的发展历史 |
| 1.3.2 铝离子电池石墨正极的研究近况 |
| 1.4 小结 |
| 第2章 理论研究方法 |
| 2.1 第一性原理计算的理论基础 |
| 2.1.1 多体薛定谔方程的近似求解——Hatree-Fock方法 |
| 2.1.2 密度泛函理论 |
| 2.1.3 交换关联泛函 |
| 2.1.4 范德瓦尔斯相互作用修正 |
| 2.1.5 Kohn-Sham方程求解 |
| 2.2 第一性原理计算软件简介 |
| 2.2.1 VASP |
| 2.2.2 FHI-aims |
| 2.2.3 ABACUS |
| 2.2.4 三种计算软件对比 |
| 2.3 原子位置弛豫与晶格优化 |
| 2.3.1 共轭梯度法 |
| 2.3.2 BFGS法 |
| 2.4 分子动力学模拟 |
| 2.4.1 经典分子动力学 |
| 2.4.2 从头算分子动力学 |
| 2.4.3 半经验分子动力学 |
| 2.4.4 平衡态分子动力学模拟的约束条件 |
| 第3章 铝离子电池石墨正极中的嵌入机制研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 计算方法与建模 |
| 3.3 收敛性测试 |
| 3.3.1 纯石墨体系的测试 |
| 3.3.2 Stage2的AlCl_4石墨层间化合物的结构性质测试 |
| 3.4 Stage4的AlCl_4石墨层间化合物的结构性质 |
| 3.4.1 Stage4的AlCl_4石墨层间化合物的晶体结构 |
| 3.4.2 Stage4的AlCl_4石墨层间化合物的能量性质 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 铝离子电池石墨正极中的扩散机制研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 能斯特-爱因斯坦方程 |
| 4.1.2 扩散机制研究方法 |
| 4.1.3 实验对铝离子电池正极充电速率的研究 |
| 4.2 计算方法与建模 |
| 4.3 AlCl_4在石墨层间化合物中的扩散性质 |
| 4.4 合作迁移效应对扩散性质的影响 |
| 4.5 长时间尺度(纳秒)分子动力学模拟中扩散性质的变化 |
| 4.5.1 更长时间的从头算分子动力学模拟 |
| 4.5.2 纳秒尺度的半经验分子动力学模拟 |
| 4.5.3 晶格对称性应变对扩散性质的影响 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 对AlF_4石墨层间化合物的研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 计算方法与建模 |
| 5.3 AlF_4石墨层间化合物的结构性质 |
| 5.4 AlF_4在石墨层间化合物中的扩散性质 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（4）超冷23Na40K分子的置换反应和光晶格中量子绝热掺杂的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 简介 |
| 第2章 碱金属原子的s波Feshbach共振 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 Feshbach共振的两通道理论 |
| 2.3 多通道耦合计算 |
| 2.3.1 多通道耦合的偏微分方程 |
| 2.3.2 碱金属原子超精细结构 |
| 2.3.3 碱金属原子的波恩-奥本海默势 |
| 2.3.4 多通道Log-Derivative方法 |
| 2.3.5 多通道Renormalized-Numerov方法 |
| 2.3.6 散射长度计算 |
| 2.4 NaK Feshbach共振计算结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 K原子与NaK分子的置换反应 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.1.1 可控超冷化学 |
| 3.1.2 Efimov共振 |
| 3.1.3 范德瓦尔斯universality |
| 3.2 NaK置换反应 |
| 3.3 置换反应理论研究 |
| 3.3.1 STM方程 |
| 3.3.2 Efimov干涉 |
| 3.3.3 热中性区的干涉现象 |
| 3.3.4 阈值效应 |
| 3.3.5 范德瓦尔斯universality |
| 3.3.6 本章小结 |
| 第4章 矩阵乘积态数值方法 |
| 4.1 矩阵乘积态(MPS) |
| 4.1.1 左正则,右正则以及混合正则 |
| 4.1.2 周期边界条件 |
| 4.1.3 施密特正交化,纠缠熵 |
| 4.2 矩阵乘积算符(MPO) |
| 4.2.1 自旋1/2系统 |
| 4.2.2 带自旋费米子 |
| 4.3 计算可观测量 |
| 4.4 基于矩阵乘积态的密度矩阵重整化群 |
| 4.5 基于矩阵乘积态的含时密度矩阵重整化群 |
| 4.6 基于矩阵乘积态的Shift-and-Invert方法 |
| 第5章 光晶格费米子的量子绝热掺杂 |
| 5.1 研究背景和绝热掺杂方案简介 |
| 5.2 理论框架 |
| 5.3 自由费米子情况 |
| 5.3.1 一维粒子掺杂 |
| 5.3.2 一维空穴掺杂 |
| 5.3.3 二维情况 |
| 5.4 相互作用费米子 |
| 5.4.1 粒子掺杂 |
| 5.4.2 空穴掺杂 |
| 5.4.3 从Mott绝缘体出发 |
| 5.4.4 DMRG计算细节数值收敛性 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A STM方程推导 |
| 附录B 拟合方法 |
| 附录C 模拟自由费米子的数值方法 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（5）磁单极黑洞的热力学相变（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 一、研究背景 |
| 二、本文的结构安排 |
| 第二章 GUP框架下带有整体磁单极的Schwarzschild黑洞的热力学相变 |
| 一、广义测不准原理下的量子隧穿和热力学相变 |
| 二、广义测不准原理对相变的影响 |
| 第三章 全息框架下两点关联函数的范德瓦尔斯相变 |
| 一、温度——熵平面的范德瓦尔斯相变 |
| 二、两点关联函数的范德瓦尔斯相变 |
| 第四章 Wilson loop的范德瓦尔斯相变 |
| 结论与展望 |
| 附录 |
| 一、两点关联函数运行数据 |
| 二、Wilson loop运行数据 |
| 参考文献 |
| 个人简历及攻读硕士学位期间已发表的论文 |
| 致谢 |
（6）含NO开壳层范德瓦尔斯复合物的中红外激光光谱研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 分子间相互作用力 |
| 1.2 Lennard-Jones势 |
| 1.3 吸收光谱及比尔-朗伯定律 |
| 1.4 谱线加宽效应与线型函数 |
| 1.5 研究意义 |
| 1.6 本文结构 |
| 第2章 实验系统简介 |
| 2.1 中红外激光光源 |
| 2.2 超声喷射系统 |
| 2.2.1 真空系统 |
| 2.2.2 脉冲阀及狭缝 |
| 2.2.3 多程吸收池 |
| 2.3 数据采集系统 |
| 第3章 分子振转光谱基础及非对称转子哈密顿量 |
| 3.1 分子振转光谱基本理论 |
| 3.1.1 非刚性转子模型 |
| 3.1.2 多原子分子转子模型 |
| 3.2 开壳层复合物分子的哈密顿量 |
| 3.2.1 精细结构 |
| 3.2.2 超精细结构 |
| 3.2.3 经验能级公式 |
| 第4章 Rg(Ar,Ne)-NO(X~2Π)复合物的中红外吸收光谱 |
| 4.1 Rg-NO研究背景 |
| 4.2 Rg-NO转动惯量矩阵 |
| 4.3 Ar-NO(X~2Π)光谱结果及分析 |
| 4.3.1 Ar-NO研究背景 |
| 4.3.2 实验条件 |
| 4.3.3 Ar-NO(X~2Π)光谱实验结果 |
| 4.3.4 Ar-NO(X~2Π)光谱分析 |
| 4.3.5 结果与讨论 |
| 4.4 Ne-NO(X~2Π)复合物红外吸收光谱的结果与分析 |
| 4.4.1 研究背景 |
| 4.4.2 Ne-NO实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 NO(X~2Π)-N_2O复合物光谱 |
| 5.1 NO(X~2Π)-N_2O研究背景 |
| 5.2 NO(X~2Π)-N_2O基本理论 |
| 5.2.1 惯量矩阵计算 |
| 5.2.2 求解惯量矩阵对角化的正交矩阵 |
| 5.2.3 惯量主轴与分子轴Z轴夹角 |
| 5.3 理论计算 |
| 5.4 光谱实验结果及分析 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 NO(X~2Π)-CO_2复合物中红外吸收光谱 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 结构优化 |
| 6.3 NO(X~2Π)-CO_2实验光谱 |
| 6.4 NO(X~2Π)-CO_2结构特征分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间所发表的论文 |
| 致谢 |
（7）二维过渡金属化合物的界面及器件的第一性原理计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 二维材料背景介绍 |
| 1.2 本文研究的二维材料 |
| 1.2.1 二维过渡金属硫族化合物 |
| 1.2.2 二维过渡金属碳、氮化合物 |
| 1.3 本文研究的二维材料的三种应用 |
| 1.3.1 二维锂离子电池 |
| 1.3.2 二维晶体管 |
| 1.3.3 二维磁性隧道结 |
| 1.4 研究思路及主要内容 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 第一性原理计算 |
| 2.1.1 多体系薛定谔方程和绝热近似 |
| 2.1.2 哈密顿方程的近似与简化 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-kohn定理 |
| 2.2.2 自洽Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 交换关联势 |
| 2.3 NEGF+DFT方法 |
| 2.4 VASP和ATK计算软件介绍 |
| 第三章 金属MoN单层作为锂离子电池阳极的应用 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 结构和能量 |
| 3.2.2 电学性质 |
| 3.2.3 单个锂离子吸附 |
| 3.2.4 多个锂离子吸附 |
| 3.3 计算方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 2H/1T过渡金属硫族化合物异质结的计算研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算结果部分 |
| 4.2.1 异质结结构与能量分布 |
| 4.2.2 能带分析 |
| 4.2.3 MoS_2 2H-1T异质结六种可能存在的堆积相位 |
| 4.2.4 电荷分布以及层间电子分布分析 |
| 4.3 计算方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 单层WSe_2场效应管中的二维/二维电学接触 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算结果部分 |
| 5.2.1 器件构建 |
| 5.2.2 场效应管内半导体投影态密度分布 |
| 5.2.3 输运性能比较 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 计算方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于二维1T-NbSe_2和旋转h-BN的范德瓦尔斯磁性隧道结 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 范德瓦尔斯磁性隧道结的器件结构 |
| 6.3 h-BN层旋转的范德瓦尔斯磁性隧道结的电学特性 |
| 6.4 计算方法 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
（8）二维XY2/MgPSe3（X=Mo,W;Y=S,Se）范德瓦尔斯异质结电子结构与光学性能的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 二维半导体材料概述 |
| 1.1.1 过渡金属硫属化合物 |
| 1.1.2 过渡金属磷化硫族化合物 |
| 1.2 二维范德瓦尔斯异质结概述 |
| 1.3 光解水简介 |
| 1.3.1 光解水的基本原理 |
| 1.3.2 光解水的影响因素 |
| 1.4 二维半导体材料性质的调控方法 |
| 1.4.1 空位调控 |
| 1.4.2 应力调控 |
| 1.4.3 掺杂调控 |
| 1.5 本文研究意义和主要工作 |
| 1.5.1 本文研究意义 |
| 1.5.2 本文主要工作 |
| 第二章 理论基础及研究方法 |
| 2.1 第一性原理 |
| 2.1.1 非相对论近似 |
| 2.1.2 绝热近似(Born-Oppenheimer近似) |
| 2.1.3 单电子近似 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Honbenberg-kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.3 交换关联泛函 |
| 2.3.1 局域密度近似(LDA) |
| 2.3.2 广义梯度近似(GGA) |
| 2.3.3 杂化密度泛函 |
| 2.4 能带理论及线性光学性质 |
| 2.4.1 能带理论 |
| 2.4.2 线性光学性质 |
| 2.5 本文所用软件介绍 |
| 第三章 二维XY_2/MgPSe_3异质结的电子结构和光学性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法和模型 |
| 3.3 能带结构与态密度 |
| 3.4 光解水分析 |
| 3.4.1 反应条件 |
| 3.4.2 吉布斯自由能计算 |
| 3.5 光学性质 |
| 3.6 本章小节 |
| 第四章 应力及缺陷对XY_2/MgPSe_3异质结电子结构的调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型和方法 |
| 4.3 双轴应力对XY_2/MgPSe_3电子结构和光学性质的调控 |
| 4.4 缺陷对XY_2/MgPSe_3电子结构的调控 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（9）二维铁电隧道结输运特性的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铁电隧道结 |
| 1.2.1 铁电材料的发展及特性 |
| 1.2.2 铁电隧道结基本参数的计算 |
| 1.2.3 隧穿电致电阻效应 |
| 1.3 三维铁电隧道结及其研究现状 |
| 1.4 二维铁电材料 |
| 1.4.1 二维铁电材料研究背景 |
| 1.4.2 二维铁电材料的最新进展 |
| 1.5 本文研究动机及主要内容 |
| 第二章 理论计算方法 |
| 2.1 第一性原理方法简介 |
| 2.1.1 Born-Oppenheimer绝热近似 |
| 2.1.2 变分原理 |
| 2.1.3 Hartree-Fock近似 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham 方程 |
| 2.2.3 交换关联泛函 |
| 2.2.4 自洽求解一般过程 |
| 2.3 电子结构计算方法 |
| 2.3.1 Muffin-tin球 |
| 2.3.2 缀加平面波 |
| 2.3.3 线性缀加平面波 |
| 2.3.4 投影缀加平面波方法 |
| 2.4 量子输运性质计算方法 |
| 2.4.1 平衡格林函数的定义 |
| 2.4.2 非平衡格林函数方法 |
| 2.4.3 Landauer-Buttiker公式 |
| 2.5 隧穿电致电阻比率的计算 |
| 2.6 计算软件简介 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 在石墨烯/BiP二维铁电隧道结中实现隧穿电致电阻效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 体系的几何和电子性质 |
| 3.3.2 体系的透射及静电势分布 |
| 3.3.3 电极的电子结构分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 在具有垂直面外极化的二维铁电隧道结中实现巨电致电阻效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型与计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 体系的透射函数 |
| 4.3.2 局域态密度(LDOS)分布 |
| 4.3.3 电极的电子结构分析 |
| 4.3.4 有效势分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 石墨烯/In_2Se_3铁电隧道结中畴壁诱导的巨隧穿电阻效应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 器件结构和计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 结构稳定性分析 |
| 5.3.2 体系的透射函数 |
| 5.3.3 体系的有效势及差分电荷密度 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 与金属接触的二维铁电隧道结的隧穿电致电阻效应 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 结构和计算细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 In_2Se_3/Au接触体系的几何结构 |
| 6.3.2 体系的有效隧穿势垒高度及透射性质分析 |
| 6.3.3 In_2Se_3/Au接触体系的电子结构分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（10）低维自旋电子材料和器件的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 自旋电子学 |
| 1.1.1 自旋电子学简介 |
| 1.1.2 铁磁体的自旋依赖传导特性和自旋输运 |
| 1.1.3 巨磁阻和隧穿磁阻效应 |
| 1.2 自旋卡诺电子学 |
| 1.2.1 自旋热电理论和自旋依赖的塞贝克效应 |
| 1.2.2 自旋塞贝克效应 |
| 1.3 基于二维材料的自旋电子学 |
| 1.3.1 二维材料简介 |
| 1.3.2 二维材料的磁化工程 |
| 1.3.3 二维本征磁性材料 |
| 1.4 二维范德瓦尔斯异质结与界面工程 |
| 1.5 二维材料的(纯)自旋流研究 |
| 1.6 二维材料的自旋极化和半金属性 |
| 1.7 论文研究内容及意义 |
| 第2章 理论基础和计算方法 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 玻恩-奥本海默(Born-Oppenheimer)绝热近似 |
| 2.1.2 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.3 Kohn-Sham方程 |
| 2.1.4 Kohn-Sham方程的求解 |
| 2.1.5 交换关联泛函 |
| 2.1.6 常见的几个基组 |
| 2.1.7 外势场V_(ext)(?)的处理 |
| 2.2 非平衡格林函数理论 |
| 2.2.1 格林函数的概念 |
| 2.2.2 平衡格林函数 |
| 2.2.3 非平衡格林函数 |
| 2.3 非平衡格林函数在量子输运体系的应用 |
| 2.3.1 Landauer-Büttiker公式 |
| 2.3.2 电子透射率和电流的非平衡格林函数形式 |
| 2.3.3 密度泛函理论-非平衡格林函数 |
| 2.4 量子输运体系的自旋热电输运 |
| 2.4.1 线性响应理论 |
| 2.4.2 自旋和电荷塞贝克系数的定义 |
| 2.5 量子输运体系的光电流计算 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 碳化硅纳米带的热致自旋流研究 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 器件模型和理论计算方法 |
| 3.3 计算结果与讨论 |
| 3.3.1 电子结构以及电子透射谱 |
| 3.3.2 散射态以及局域态密度分析 |
| 3.3.3 热致自旋流 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 非对称氢化锯齿形硅烯纳米带的光学伽伐尼效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件模型与理论计算方法 |
| 4.3 计算结果与讨论 |
| 4.3.1 H-2H 6-ZSiNR的电子结构 |
| 4.3.2 平行磁构型下光致自旋极化输运 |
| 4.3.3 反平行磁构型下光致自旋极化输运 |
| 4.3.4 光电流的产生示意图和对称性解释 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 自旋极化反演反对称导致光致纯自旋流效应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 器件模型与理论计算方法 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 不同栅压作用下6-ZGNR的电子结构 |
| 5.3.2 无栅压下锯齿形石墨烯纳米带光学伽伐尼效应 |
| 5.3.3 不同栅压构型下锯齿形石墨烯纳米带的光学伽伐尼效应 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 铁电调控二维范德瓦尔斯结构的半金属性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算理论方法和细节 |
| 6.3 计算结果和讨论 |
| 6.3.1 双层2H-VSe_2体系以及单层Sc_2CO_2铁电体的电子结构 |
| 6.3.2 Sc_2CO_2/VSe_2范德瓦尔斯多铁异质结的电子结构 |
| 6.3.3 静电势分布与界面电荷转移分析 |
| 6.3.4 基于Sc_2CO_2/NSe_2多铁异质结的非易失性储存器件 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 二维SnO_2结构的理论预测以及载流子调控其磁性的研究 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 计算方法与细节 |
| 7.2.1 第一性原理计算参数设置 |
| 7.2.2 2D半导体体系的迁移率计算 |
| 7.2.3 二维Ising磁体的铁磁转变温度的估算 |
| 7.3 计算结果和讨论 |
| 7.3.1 二维SnO_2的原子结构和稳定性 |
| 7.3.2 电子结构和载流子迁移率 |
| 7.3.3 空穴掺杂导致的磁性 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
四、关于范德瓦尔斯方程的讨论（论文参考文献）
- [1]基于显关联高斯基的电子、电子偶素与轻核原子低能弹性散射计算[D]. 张屹. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2021(01)
- [2]二维范德瓦尔斯异质结光学与电学性质研究[D]. 魏金磊. 江南大学, 2021(01)
- [3]铝离子电池正极材料的第一性原理计算[D]. 王乾鹏. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]超冷23Na40K分子的置换反应和光晶格中量子绝热掺杂的理论研究[D]. 南珏. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]磁单极黑洞的热力学相变[D]. 陈阳. 沈阳师范大学, 2021(09)
- [6]含NO开壳层范德瓦尔斯复合物的中红外激光光谱研究[D]. 刘壮. 华中师范大学, 2021(02)
- [7]二维过渡金属化合物的界面及器件的第一性原理计算[D]. 张巧璇. 北京邮电大学, 2021(01)
- [8]二维XY2/MgPSe3（X=Mo,W;Y=S,Se）范德瓦尔斯异质结电子结构与光学性能的研究[D]. 张栋. 合肥工业大学, 2021(02)
- [9]二维铁电隧道结输运特性的第一性原理研究[D]. 康丽丽. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [10]低维自旋电子材料和器件的第一性原理研究[D]. 姜朋. 中国科学技术大学, 2021(06)