Development of a computational scheme for electronic structure of compounds taking account of lattice-induced anisotropic effects and difference in the atomic species

考虑晶格诱导的各向异性效应和原子种类差异,开发化合物电子结构的计算方案

基本信息

  • 批准号:
    08640481
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1996
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1996 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have developed a variational augmented plane wave (APW) method for the electronic states in solids. It copes with such probelms as the conventional APW method encounters when applied to materials with open structure (e.g., Si) and/or with highiy asymmetric species of atoms (e.g.Li_2Te). The new scheme based on the energy variational principle in the density-functional theory determines the Kohn-Sham potentials in the framework of the muffin-tin (MT) spproximation through minimization of the total energy of a system. Thus the asymmetric problem in choosing the MT radii is variationally solved and the lattice-induced anisotropic effects are taken into account by exactly calculating the Coulombic energy. It was demonstrated that the variational treatment of the MT radii significantly improves agreement with experimental results for the lattice constant, the cohesive energy and the band structure in the alkaline tellurides, especially in Li_2Te, the most asymmetric compound among them. … More We also applied the variaional APW method to the electronic strutture of Ag_2Te and Cu_2Te to have an inight into the microscopic origin of the superionic conductivity ; Ag_2Te in the alpha phase is a typical superionic conductor. The present calculation accurately reproduces the electronic properties of the alpha-Ag_2Te with characteristics of a narrow gap semiconductor. We directed our special attention to the difference in the closed-shell structures between thenoble-metal ions (d-shell) and the alkali ions (sp-shell) embedded in the Te sublattice with a p-band. Comparison of the results for Ag_2Te and Cu_2Te enabled us to discuss possible effects of the p-d hybridization on the onset of the superionic conductivity. We thus inferred that combination of polarizability of the d shell and weakness of the p-d hybridization plays a primary role in giving rise to the superionic conductivity. The activation energies for the ionic diffusion were estimated in good agreement with the experiments. Less
本文发展了一种计算固体电子态的变分缀加平面波方法。它解决了传统APW方法在应用于具有开放结构的材料时遇到的问题(例如,Si)和/或具有高度不对称的原子种类(例如Li_2Te)。该方案基于密度泛函理论中的能量变分原理,通过系统总能量的最小化,在Muffin-tin(MT)近似的框架下确定Kohn-Sham势.从而变分地解决了MT半径选择中的不对称问题,并通过精确计算库仑能来考虑晶格诱导的各向异性效应。结果表明,对MT半径的变分处理使碱金属碲化物的晶格常数、结合能和能带结构与实验结果的一致性得到了显著改善,尤其是其中最不对称的Li_2Te。 ...更多信息 我们还将变APW方法应用于Ag_2Te和Cu_2Te的电子结构,对超离子导电性的微观起源有了一个初步的认识,α相的Ag_2Te是典型的超离子导体。本文的计算准确地再现了具有窄禁带半导体特性的α-Ag_2 Te的电子性质。我们特别注意到嵌在具有p带的Te亚晶格中的碱金属离子(sp-壳层)和非金属离子(d-壳层)之间的闭壳层结构的差异。通过比较Ag_2Te和Cu_2Te的结果,讨论了p-d杂化对超离子电导起始的可能影响。因此,我们推测d壳层的极化率和p-d杂化的弱性的结合在产生超离子导电性中起主要作用。离子扩散的活化能估计与实验结果吻合良好。少

项目成果

期刊论文数量(23)
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科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H.Kikuchi: "Band-theoretical approach to the superionic conductivity of solid electrolytes" in Computer-Aided Design of High-Temperature Materials,edited by A.Pechenik,R.K.Kalia and P.Vashishta (Oxford Univ.Press.1998). (印刷中). (1998)
H.Kikuchi:“高温材料计算机辅助设计中的固体电解质超离子电导率的能带理论方法”,A.Pechenik、R.K.Kalia 和 P.Vashishta 编辑(Oxford Univ.Press.1998)(正在出版)(1998)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kikuchi, H.Iyetomi and A.Hasegawa: "The p-d hybridization in the electronic structure of alpha-Ag_2 Te" J.Hhys : Condensed Matter. Vol.9. 6031-6048 (1997)
H.Kikuchi、H.Iyetomi 和 A.Hasekawa:“α-Ag_2 Te 电子结构中的 p-d 杂化” J.Hhys:凝聚态物质。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kikuchi, H.Iyetomi and A.Hasegawa: "Band-theoretical approach to the superionic conductivity of solid electrolytes" in Computer-Aided of Design High-Temprature Materials, edited by A.Pechenik, R.K.Kalia and P.Vashishta. Oxford University Press, New York
H.Kikuchi、H.Iyetomi 和 A.Hasekawa:《高温材料计算机辅助设计》中的“固体电解质超离子电导率的能带理论方法”,A.Pechenik、R.K.Kalia 和 P.Vashishta 编辑。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Iyetomi, H.Kikuchi and A.Hasedawa: "Development of a variational augmentted plane wave method and its application to the electronic structure of ionic compounds" in Computer -Aided Design of High-Temperature Materials, edited by A.Pechenik, P.K.Kalia an
H.Iyetomi、H.Kikuchi 和 A.Hasedawa:《高温材料计算机辅助设计》中的“变分增强平面波方法的开发及其在离子化合物电子结构中的应用”,A.Pechenik、P.K. 编辑。
  • DOI:
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    0
  • 作者:
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H.Kikuchi, H.Iyetomi and A.Hasegawa: "Electronic properties and mechanism of superionic conductivity in solid electrolytes" in Strongly Coupled Coulomb Systems, edited by G.J.Kalman, K.Blagoev, and J.M.Rommel. Plenum Press, New York (to be published). (19
H.Kikuchi、H.Iyetomi 和 A.Hasekawa:“固体电解质中超离子电导率的电子特性和机制”,强耦合库仑系统,G.J.Kalman、K.Blagoev 和 J.M.Rommel 编辑。
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