使用第一个原理进行了大量二核元素NBX NBX 2(X = S,SE)的结构,电子机械和光学特性的深入研究。计算结构参数,例如平衡晶格参数,体积,散装模量和第一衍生物模量,以确定材料是否能稳定。弹性常数进一步获得了机械性能,即散装,Young的和剪切模量,因此获得了Poisson的比率。基于众所周知的出生稳定条件,大量NBS 2很可能是机械各向异性的延性材料。在所有三种方法中预测的b/g比的大量NBSE 2均小于1.75的临界值,因此这表明NBSE 2是一种脆性材料,探索其电子和光学特性,其动机是发现最稳定的相位,并且可以确定这些材料是否适合其机械性和光学性质。此外,从计算出的光谱中,分析了等离子体频率,这表明将材料应用于等离激子相关场中的可能性。
采用随机策略结合群论、图论和高通量计算,系统地扫描了共87种新的单斜硅同素异形体。新的同素异形体中,13种具有直接或准直接带隙,12种具有金属特性,其余为间接带隙半导体。这些新型单斜硅同素异形体中有30多种表现出大于或等于80 GPa的体积模量,其中3种表现出比金刚石硅更大的体积模量。只有两种新的硅同素异形体表现出比金刚石硅更大的剪切模量。详细研究了所有87种Si单斜同素异形体的晶体结构、稳定性(弹性常数、声子谱)、力学性能、电子性能、有效载流子质量和光学性能。五种新的同素异形体的电子有效质量ml小于金刚石硅的电子有效质量。所有这些新型单斜硅同素异形体在可见光谱区都表现出强吸收。结合它们的电子带隙结构,这使它们成为光伏应用的有前途的材料。这些研究极大地丰富了目前对硅同素异形体的结构和电子特性的认识。
Ti 2 Fex(X = SI,GE和SN)的结构,机械,电子和晶格动力学性质已通过基于密度功能理论的第一原理计算探索。已经计算出这些Al Loys的平衡晶格常数,散装模量,电子带结构和磁矩值与先前的研究一致。计算了几个机械参数,例如弹性常数C IJ,Bulk Modulus B,Young Modulus E,剪切模量G和Poisson的比率υ,并基于这些计算,检查了机械稳定性。总磁矩的计算值与现有的理论数据密切一致,并符合Slater-Pauling规则。从其计算出的电子带结构Ti 2 Fesi,Ti 2 Fege和Ti 2 Fesn中被发现为平衡晶格常数的半金属合金,少数旋转能量间隙分别为0.820、0.850,0.850和0.780 eV。通过直接方法进行了完整的声子光谱及其这些合金状态的总密度和部分密度。计算出的声子频谱指出了这些合金的动态稳定度。此外,使用GIBBS2代码在Debye模型中研究了热力学特性,例如热容量,热膨胀,熵和Grüneisen参数,该代码具有从0到1500 k的一系列温度。
量子信息技术中必不可少的量子器件是在硅或蓝宝石晶片上制造的。最近的研究发现,晶片中的声学模式可以在量子态操控中发挥重要作用,包括声学和量子比特态之间的交换操作,从而导致冷却 1,2。声学模式由晶片上制备的压电换能器产生。这通常是材料声学研究最常用的方法,其中电极与换能器粘合,而换能器与感兴趣的样品直接接触。换能器对振荡电压的压电响应将电磁信号转换为机械振荡。在某些情况下,让电极或换能器与样品物理接触是不可取的或不切实际的。在这里,我们展示了一种用于产生和测量材料中声学共振的非接触式技术。Dobbs 3 描述了使用螺线管和静磁场在金属中产生声学共振。电磁信号与机械振动之间的耦合是通过磁场产生的洛伦兹力实现的,从而无需使用压电材料。洛伦兹力发生在金属表面或射频 (RF) 穿透深度内,从而在体内产生声学模式。通过这种方法,我们研究了硅晶片中的高谐波声学模式,精确测量了纵向和横向声速并计算了相应的弹性常数。我们的样品是一块 [001] 单晶硅晶片,一侧覆盖有 Nb 薄膜。样品从最初直径为 15 厘米的商用晶片上切割下来,尺寸为 4mmx 4mmx 330 µ m(浮区,电阻率 > 10,000 Ωcm)。本文详细描述的结果针对的是厚度为 155 nm 的 Nb 薄膜,由 Rigetti Computing 采用高功率脉冲磁控溅射 (HiPIMS) 制备。高达 14 T 的高磁场敏感度测量
摘要MOSI 2 N 4和WSI 2 N 4的二维(2D)分层晶体的最新增长引起了人们对其出色的特性和潜在应用的重大兴趣。这一发展为新的和大型的2D材料铺平了道路,其一般公式为MA 2 Z 4。在这方面,由这个令人兴奋的家族驱动的,我们提出了M si 2 N 4(M = GE,SN和PB)单层的两个结构阶段(1T - 和1H-),并通过使用第一个Principles方法研究了它们的结构,振动,机械,电子和光学特性。这两个阶段具有相似的凝聚力,而1T结构在能量上比其1H对应物更有利。对声子光谱和从头算分子动力学模拟的分析表明,除1H -GESI 2 N 4外,所有建议的单层即使在高温下也是动态稳定的。通过计算其弹性常数(C IJ),平面刚度(Y 2D),泊松比(ν)和最终的拉伸应变(UTS)来检查所提出晶体的弹性稳定性和机械性能。值得注意的是,所考虑的系统表现出突出的机械特征,例如实质的内部刚度和高UTS。计算出的电子带结构表明,1T - 和1H-M SI 2 N 4纳米片是宽频段间隙的半导体,其能带间隙从可见光到光谱的紫外线范围跨度,适用于高强度的纳米电源设备的应用。最后,对光学性质的分析表明,设计的系统具有各向同性光谱,并且取决于系统的类型,紫外线的鲁棒吸收和可见光(尤其是在1H -PBSI 2 N 4 4 Monolayer中)。我们的研究不仅向2D MA 2 Z 4晶体的家族介绍了新成员,而且还揭示了他们有趣的物理特性,并建议他们作为多种纳米力学和光电应用的有前途的候选人。
单元1:工程数学线性代数:矩阵代数,线性方程系统,特征值,特征向量。Calculus: Mean value theorems, Theorems of integral calculus, Evaluation of definite and improper integrals, Partial Derivatives, Maxima and minima, Multiple integrals, Fourier series, Vector identities, Directional derivatives, Line integral, Surface integral, Volume integral, Stokes's theorem, Gauss's theorem, Divergence theorem, Green's theorem.微分方程:一阶方程(线性和非线性),具有恒定系数的高阶线性微分方程,参数变化的方法,Cauchy方程,Euler方程,初始值和边界值问题,部分微分方程,部分微分方程,变量分离方法。复杂变量:分析函数,Cauchy的积分定理,Cauchy的积分公式,Taylor系列,Laurent系列,残基定理,解决方案积分。概率和统计:对定理,有条件的概率,平均值,中位数,模式,标准偏差,随机变量,离散和连续分布,Poisson分布,正态分布,二项式分布,相关分析,回归分析分析,回归分析分析:矩阵逆上的矩阵倒立,求解非元素平等的方法,差异和差异化方法,差异和差异化方法,差异和差异性方法差异化方法,差异差异和差异化方法差异化方法和差异方法。相关分析。单元2:应用力学和设计工程机制:自由图和平衡;摩擦及其应用,包括滚动摩擦,Belt-Pulley,刹车,离合器,螺丝千斤顶,楔子,车辆等。;桁架和框架;虚拟工作;平面运动中刚体的运动学和动力学;冲动和动量(线性和角度)以及能量配方;拉格朗日方程。材料力学:应力和应变,弹性常数,泊松比; Mohr的圆圈,用于平面应力和平面应变;薄缸; shear force and bending moment diagrams;弯曲和剪切应力;剪切中心的概念;梁的挠度;圆形轴的扭转;欧拉的
超明显点模式可以通过超均匀缩放指数α> 0进行分类,该指数α> 0,该指数符合结构因子s(k)的幂律缩放行为,这是波数k。| K |在起源附近,例如s(k)〜| K | α在s(k)随着k连续变化为k→0。在本文中,我们表明可传播性是确定s(k)不连续的准膜系统的有效方法,并由一组密集的bragg峰组成。它已在[Phys。修订版e 104,054102(2021)],对于有限α的培养基,可以将过剩可传播性s(∞)-s(t)的长时间行为拟合到形式t - (d-α) / 2的幂定律中,在其中d是空间维度,以准确提取α,以使α准确提取α。我们首先将准二极管和极限 - 周期点模式转换为两相介质,通过将它们映射到相同的非重叠磁盘的包装上,其中与磁盘的空间内部代表一个相位,并且在其外部空间代表了第二阶段。然后,我们计算包装的光谱密度〜χv(k),并最终计算其多余的散布性的长期行为。特别是我们表明,多余的传播性可用于准确提取一维(1D)极限 - 周期性倍加倍链(α= 1)和1D Quasicrystalline fibonacci链(α= 3)至0。02%的分析已知的确切结果。此外,我们获得α= 5的值。97±0。06对于二维penrose瓷砖,并提出了合理的理论参数,强烈表明α完全等于六个。我们还表明,由于此处检查的结构的自相似性,可以截断用于计算散布性并获得α准确值的散射信息的小k区域,并且与未截断的情况下的偏差很小,该案例随着系统尺寸的增加而降低。这强烈表明,可以从适度尺寸的有限样品中获得α的良好估计。此处描述的方法提供了一个简单而通用的过程,可以准确表征Quasrystalline中存在的大规模翻译顺序,并在任何自相似的空间维度中都具有极限 - 周期介质。此外,从编码〜χV(k)中编码的这些两相介质中提取的散射信息可用于估计其物理性质,例如它们的有效动态介电常数,有效的动态弹性常数和流动性。
晶格热导率(κL)是晶体固体的一个重要特性,对热管理、能量转换和热障涂层具有重要意义。基于密度泛函理论(DFT)的计算工具的进步使得能够有效利用基于声子准粒子的方法来揭示各种晶体系统的潜在物理原理。虽然高阶非谐性通常用于解释晶体中的异常传热行为,但DFT中的交换关联(XC)函数对描述非谐性的影响却在很大程度上被忽视了。XC 函数对于确定 DFT 描述固体和分子中电子/离子之间相互作用的准确性至关重要。然而,固体物理中大多数XC泛函主要侧重于计算只需要原子偏离平衡态很小位移(在谐波近似内)的性质,如谐波声子和弹性常数,而非谐性则涉及较大的原子位移。因此,对于XC泛函来说,在非谐性水平上准确描述原子相互作用更具挑战性。本研究采用多种XC泛函,如局部密度近似(LDA)、Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)、固体和表面的修正PBE(PBEsol)、优化的B86b泛函(optB86b)、修正的Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria(revTPSS)、强约束和适当范数泛函(SCAN)、正则化SCAN(rSCAN)和正则化恢复SCAN(r2SCAN)以及不同的扰动阶数,包括谐波近似内的声子(HA)加三声子散射(HA+3ph)、用自洽声子理论计算的声子(SCPH)加三声子散射(SCPH+3ph)、SCPH声子加三声子和四声子散射,系统地研究了16种具有岩盐和闪锌矿结构的二元化合物的室温κL。 (SCPH+3,4ph)。结果表明,XC 函数与扰动阶表现出强纠缠,计算出的 κ L 的平均相对绝对误差 (MRAE) 受 XC 函数和扰动阶的强烈影响,导致误差抵消或放大。在 HA+3ph 级别的 revTPSS (rSCAN)、在 SCPH+3ph 级别的 SCAN (r 2 SCAN) 和在 SCPH+3,4ph 级别的 PBEsol (rSCAN) 中实现了最小 (最大) MRAE。在这些函数中,PBEsol 在最高扰动阶下表现出最高的精度。SCAN 相关函数表现出中等精度,但存在数值不稳定性且计算成本高的问题。此外,所有 XC 函数都识别出了四次非谐性对岩盐和闪锌矿结构中 κ L 的不同影响,这归因于这两种结构中不同的晶格非谐性。这些发现对于选择合适的泛函来描述非谐声子提供了有价值的参考,并为高阶力常数计算提供了见解,有助于开发更精确的固体材料XC泛函。
机械工程工程数学线性代数:矩阵代数,线性方程系统,特征值和特征向量。微积分:单个变量,极限,连续性和不同性,平均值定理,不确定形式的功能;评估确定和不当积分;双重和三个积分;部分衍生物,总导数,泰勒序列(一个和两个变量),最大值和最小值,傅立叶序列;梯度,差异和卷曲,矢量身份,方向衍生物,线,表面和体积积分,高斯的应用,Stokes和Green定理。微分方程:一阶方程(线性和非线性);具有恒定系数的高阶线性微分方程; Euler-Cauchy方程;初始和边界价值问题;拉普拉斯转变;热,波和拉普拉斯方程的解决方案。复杂变量:分析函数; Cauchy-Riemann方程;库奇的整体定理和整体公式;泰勒和洛朗系列。概率和统计:概率的定义,采样定理,条件概率;卑鄙,中位数,模式和标准偏差;随机变量,二项式,泊松和正常分布。数值方法:线性和非线性代数方程的数值解;通过梯形和辛普森的规则进行集成;微分方程的单步和多步法。应用力学和设计工程机制:自由图和平衡;摩擦及其应用,包括滚动摩擦,Belt-Pulley,刹车,离合器,螺丝千斤顶,楔子,车辆等。;桁架和框架;虚拟工作;平面运动中刚体的运动学和动力学;冲动和动量(线性和角度)以及能量配方;拉格朗日方程。材料力学:应力和应变,弹性常数,泊松比; Mohr的圆圈,用于平面应力和平面应变;薄缸;剪切力和弯矩图;弯曲和剪切应力;剪切中心的概念;梁的挠度;圆形轴的扭转;欧拉的专栏理论;能量方法;热应力;应变仪和玫瑰花结;通过通用测试机对材料进行测试;测试硬度和影响力。机器理论:平面机制的位移,速度和加速度分析;链接的动态分析;凸轮;齿轮和齿轮火车;飞轮和州长;往复和旋转质量的平衡;陀螺仪。振动:单个自由系统的自由和强迫振动,阻尼的效果;振动隔离;谐振;轴的关键速度。机器设计:用于静态和动态加载的设计;失败理论;疲劳强度和S-N图;机器元素的设计原理,例如螺栓,铆接和焊接接头;轴,齿轮,滚动和滑动接触轴承,刹车和离合器,弹簧。流体力学和热科学流体力学:流体特性;流体静态,淹没物体的力,浮动物体的稳定性;质量,动量和能量的控制体积分析;流体加速度;连续性和动量的微分方程;伯努利方程;维度分析;不可压缩的流体,边界层,基本湍流,流过管道,管道损失,弯曲和配件的粘性流动;可压缩流体流量的基础。传热:传热模式;一维热传导,抗性概念和电类比喻,通过鳍的传热;不稳定的热传导,集总参数系统,Heisler的图表;热边界层,自由和强制对流传热中的无量纲参数,扁平板上流动和通过管道的传热相关性,湍流的影响;热交换器性能,LMTD和NTU方法;辐射传热,Stefanboltzmann定律,WIEN的位移定律,黑色和灰色表面,视图因素,辐射网络分析热力学:热力学系统和过程;纯物质的特性,理想和真实气体的行为;零和热力学的第一定律,在各种过程中的工作和热量计算;热力学的第二定律;热力学特性图表和表,可用性和不可逆性;热力学关系。