摻雜材料分子模擬與計(jì)算

內(nèi)容概要

　　《摻雜材料分子模擬與計(jì)算》主要介紹了分子動(dòng)力學(xué)、第一性原理和晶體場(chǎng)等相關(guān)理論及其在鋰離子電池正極材料、光催化材料、光學(xué)材料模擬與計(jì)算方面的應(yīng)用，在原子及電子層次上揭示了材料結(jié)構(gòu)與性能的本質(zhì)，為摻雜材料的合成與設(shè)計(jì)以及離子摻雜理論的探索提供可資借鑒的重要理論、方法和技術(shù)手段。
　　《摻雜材料分子模擬與計(jì)算》適合于材料設(shè)計(jì)與計(jì)算、凝聚態(tài)物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及資源環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的科研人員、技術(shù)人員閱讀，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)師生參考。

書籍目錄

前言
第一章 緒論
1.1 摻雜鋰離子電池正極材料
1.1.1 摻雜LiFeP04材料
1.1.2 摻雜LiCoO2材料
1.1.3 摻雜LiMn2O4材料
1.1.4 摻雜LiNiO2材料
1.2 摻雜Ti02光催化材料
1.2.1 金屬離子摻雜
1.2.2 稀土離子摻雜
1.2.3 多金屬摻雜
1.2.4 薄膜摻雜
1.3 鋰離子電池正極材料計(jì)算與模擬
1.4 摻雜TiO2計(jì)算與模擬
1.5 摻雜光學(xué)材料計(jì)算
參考文獻(xiàn)
第二章 摻雜磷酸鐵鋰電子結(jié)構(gòu)計(jì)算
2.1 第一性原理簡(jiǎn)介
2.1.1 分子體系定態(tài)Schrodinger方程
2.1.2 分子軌道法
2.1.3 密度泛函理論
2.2 計(jì)算軟件及方法簡(jiǎn)介
2.2.1 交換一相關(guān)函數(shù)測(cè)試
2.2.2 贗勢(shì)測(cè)試
2.3 LiFePO4電子結(jié)構(gòu)的第一性原理計(jì)算
2.3.1 理想LiFePO4的電子結(jié)構(gòu)——能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度分析
2.3.2 金屬離子摻雜對(duì)LiFePo4電子結(jié)構(gòu)的影響
2.3.3 摻雜量對(duì)電子結(jié)構(gòu)的影響
2.3.4 空位型缺陷對(duì)LiFePO4電子結(jié)構(gòu)的影響
2.4 碳包覆LiFePO4的第一性原理計(jì)算
2.4.1 計(jì)算方法
2.4.2 切面位置的影響
2.4.3 LiFeP04(010)表面結(jié)構(gòu)弛豫
2.4.4 C吸附LiFeP04(010)表面
參考文獻(xiàn)
第三章 磷酸鐵鋰離子擴(kuò)散分子動(dòng)力學(xué)模擬
3.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法及計(jì)算模型
3.1.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬理論
3.1.2 勢(shì)能函數(shù)
3.1.3 系綜、配分函數(shù)
3.1.4 勢(shì)函數(shù)參數(shù)
3.1.5 運(yùn)行和統(tǒng)計(jì)
3.2 LiFeP04材料分子動(dòng)力學(xué)模擬方法及參數(shù)的選擇
3.2.1 模擬方法
3.2.2 離子間互作用勢(shì)的確定
3.2.3 勢(shì)參數(shù)的合理性驗(yàn)證
3.3 LiFeP04材料離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的分子動(dòng)力學(xué)模擬
3.3.1 模擬過程體系狀態(tài)
3.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
3.3.3 熔點(diǎn)的推測(cè)
3.3.4 離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)
3.3.5 鋰離子擴(kuò)散通道
3.3.6 溫度對(duì)擴(kuò)散系數(shù)影響
3.3.7 晶體生長(zhǎng)方向?qū)U(kuò)散的影響
參考文獻(xiàn)
第四章 摻雜二氧化鈦光催化材料結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的計(jì)算模擬
4.1 計(jì)算模型與方法
4.1.1 計(jì)算模型
4.1.2 計(jì)算方法
4.2 第一過渡元素
4.2.1 雜質(zhì)替換能和二氧化鈦晶格常數(shù)
4.2.2 理想銳鈦礦型Ti02能帶結(jié)構(gòu)
4.2.3 摻雜原子對(duì)Tioz的能帶和態(tài)密度的影響
4.2.4 雜質(zhì)能級(jí)
4.3 其他過渡元素(Ag、W)摻雜Tioz
……
第五章 摻雜FelS2光學(xué)性質(zhì)與電子結(jié)構(gòu)計(jì)算
第六章 摻雜ZnS半導(dǎo)體性質(zhì)與電子結(jié)構(gòu)計(jì)算
第七章 晶體場(chǎng)理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法
第八章 尖晶石結(jié)構(gòu)摻雜材料自旋哈密頓參量計(jì)算
第九章 摻雜激光基質(zhì)晶體材料晶格缺陷與局域結(jié)構(gòu)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：3.1.4 勢(shì)函數(shù)參數(shù)勢(shì)函數(shù)參數(shù)正確可靠與否是MD成功的關(guān)鍵，因此獲取可靠的并且符合該體系的勢(shì)參數(shù)顯得相當(dāng)重要。勢(shì)函數(shù)參數(shù)可以采用多種方法獲得，主要有第一性原理方法和經(jīng)驗(yàn)方法。對(duì)于粒子的電荷，可以通過第一性原理模擬采用布居分析的方法獲得，如Mulliken方法，Bader方法，或者Natural Populationanalysis，Wiberg和Rablen對(duì)這類方法作了詳盡的評(píng)述；其他參數(shù)可以通過擬合第一性原理計(jì)算的數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)獲得。當(dāng)然也可以通過擬合勢(shì)能曲面來獲得。一般來說，勢(shì)函數(shù)的參數(shù)要經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，力爭(zhēng)能夠逼近盡量多的實(shí)驗(yàn)或第一性原理計(jì)算數(shù)據(jù)。勢(shì)函數(shù)參數(shù)也可以通過經(jīng)驗(yàn)（empirical）途徑獲得，經(jīng)驗(yàn)方法將晶體中離子互作用模型化，通過調(diào)整既定模型中所涉及的參數(shù)使基于它們對(duì)理想完善晶體一系列物理性質(zhì)的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)有盡可能的符合（即經(jīng)驗(yàn)參數(shù)化，parameter-ization）。通過這樣的擬合結(jié)果一方面可以評(píng)估模擬模型質(zhì)量；另一方面，涉及經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皠?shì)函數(shù)的參數(shù)集值確定后，離子之間的相互作用就完全確定了，從而可以進(jìn)一步用它研究晶體的無序或局域態(tài)問題。3.1.5 運(yùn)行和統(tǒng)計(jì)通常對(duì)一個(gè)體系的模擬都是從體系的基態(tài)（T=O下能量最穩(wěn)定的狀態(tài)）開始的。一般可以利用特定的晶體結(jié)構(gòu)來構(gòu)造這個(gè)體系。而更重要的是在初始結(jié)構(gòu)中引進(jìn)隨機(jī)的量。假設(shè)初始的原子都處于平衡位置，那么加在原子上的凈作用力為零，所有的原子都會(huì)永遠(yuǎn)待在平衡位置上。因此給初始結(jié)構(gòu)一定的隨機(jī)改變很有意義，通常采用的方式有兩種：①在晶格位置上加一個(gè)小的隨機(jī)的偏移量，通常是晶格間距的幾個(gè)百分比；②原子的初始速度按照給定溫度T下的麥克斯韋分布選取，不過這樣得到的體系會(huì)具有一個(gè)小的初始質(zhì)心速度，一般可在每個(gè)原子的速度里減去這個(gè)質(zhì)心速度。一旦初始結(jié)構(gòu)確定了，體系之后隨時(shí)間的演變也就完全被確定下來了。

編輯推薦

《摻雜材料分子模擬與計(jì)算》是由科學(xué)出版社出版的。

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