基于密度泛函理论的计算材料学基础 本书介绍了电子尺度模拟计算中常用的基于密度泛函理论的第一性原理计算方法及实施该尺度模拟计算所需要的相关背景知识。主要包括计算材料学发展概论、材料结构基础、材料建模基础、电子能带结构和声子谱分析、密度泛函理论基础、高性能材料模拟计算平台、SIESTA软件安装及其功能使用和若干使用第一性计算原理方法研究材料应用于金属离子电池、锂硫电池的计算实例。本书适合作为高等本科院校本科层次及研究生层次物理专业教材。

作者：郭纪源,舒华兵	编辑：吴华	ISBN：978-7-305-27143-4
出版时间：202310	字数：372	定价：45.00
开本：16开	页数：244	装订：平装
版次：1	CIP分类号：TB3

郭纪源，博士，江苏科技大学副教授，物理学硕士导师，江苏省高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师。主要研究方向为通过电子尺度和原子尺度的模拟方法理解材料的物理和化学性质，探索低维材料在金属离子电池、锂硫电池和储氢中的应用。舒华兵，博士，江苏科技大学副教授。主要从事低维纳米材料电子和光学性质的理论研究，探索它们在光电、光伏及光催化器件中的潜在应用。已发表高质量期刊论文60余篇，参与国家级科研项目3项。

本书介绍了电子尺度模拟计算中常用的基于密度泛函理论的第一性原理计算方法及实施该尺度模拟计算所需要的相关背景知识。主要包括计算材料学发展概论、材料结构基础、材料建模基础、电子能带结构和声子谱分析、密度泛函理论基础、高性能材料模拟计算平台、SIESTA软件安装及其功能使用和若干使用第一性计算原理方法研究材料应用于金属离子电池、锂硫电池的计算实例。本书适合作为高等本科院校本科层次及研究生层次物理专业教材。

第1章计算材料学概论00
1.1计算材料学的发展概况00
1.2计算材料学方法与材料空间尺度的关系00
1.3计算材料学与材料基因工程组计划00
1.4高性能计算机及其计算操作平台00第2章计算材料结构基础00
2.1材料维度及其尺度效应00
2.2晶体结构0
2.3化学键及对应晶体分类0
2.4相变与临界现象0
2.5原子间的相互作用势0第3章计算材料建模基础0
3.1获取材料模型信息0
3.2建立材料结构模型0
3.3导出材料模型0第4章电子能带结构和声子谱分析0
4.1固体能带的产生0
4.2晶体的倒易空间和布洛赫定理0
4.3能带结构分析0
4.4有效载流子质量0
4.5能带工程——杂质、缺陷、吸附、应力、电场0
4.6态密度0
4.7电荷密度0
4.8声子谱0第5章密度泛函理论0
5.1微观世界量子计算理论的发展史0
5.2多体系统薛定谔微分方程的近似处理0
5.3密度泛函理论0
5.4密度泛函理论计算中涉及的相关细节0
5.5强关联和弱相互作用体系计算的修正0第6章高性能材料模拟计算平台0
6.1Linux操作系统0
6.2Linux操作系统的文件结构0
6.3Linux操作系统的用户权限和文件属性0
6.4虚拟机软件及其Linux操作系统安装
6.5Ubuntu终端及其常用命令
6.6Ubuntu系统常用配置与软件安装
6.7Intel Fortran Complier安装及bashrc配置
6.8OpenMPI安装及bashrc配置
6.9FFTW安装及bashrc配置
6.10ASE安装第7章SIESTA软件安装及其功能使用
7.1SIESTA介绍及其功能说明
7.2SIESTA编译及安装
7.3SIESTA运行文件配置
7.4fdf文件主要参数说明
7.5从头分子动力学计算参数设置
7.6声子谱计算参数设置
7.7扩散势垒计算参数设置
7.8输出文件的类型说明
7.9SIESTA运行步骤及数据处理第8章基于多维B4N的锂离子电池新型负极材料的特性研究
8.1引言
8.2计算方法
8.3单层B4N的几何结构
8.4Li和单层B4N的相互作用
8.5Li在单层B4N上的扩散
8.6双层B4N及其体积膨胀效应和它的新型吸附结构
8.7块体结构的B4N及其体积膨胀效应
8.8本章小结第9章本征和缺陷NiB6作为碱金属离子电池负极的性能研究
9.1引言
9.2计算方法
9.3NiB6单胞结构优化
9.4碱金属原子在NiB6衬底上的吸附行为
9.5理论比容量以及平均开路电压计算
9.6Li/Na/K 在NiB6衬底上扩散行为研究
9.7含有点缺陷的NiB6衬底结构以及电子性质分析
9.8Li/Na/K在含有B缺陷的NiB6衬底上吸附行为
9.9Li/Na/K 在含有B缺陷的NiB6衬底上扩散行为
9.10本章小结第10章掺杂对类石墨烯C3N作为碱金属离子电池负极的性能影响研究
10.1引言
10.2计算方法
10.3C3N单胞几何结构优化和能带结构计算
10.4掺杂对C3N衬底的影响
10.5B掺杂的C3N衬底上碱金属原子吸附行为
10.6比容量的计算
10.7碱金属原子在B掺杂C3N衬底表面的扩散性质计算
10.8本章小结第11章SiC2/C3B异质结作为锂离子电池负极材料的性能研究
11.1引言
11.2计算细节
11.3SiC2/C3B异质结衬底材料的结构稳定性和电学特性
11.4单个锂离子在SiC2/C3B衬底上的吸附行为研究
11.5单个锂离子在SiC2/C3B衬底上的扩散行为研究
11.6SiC2/C3B异质结作为锂离子电池负极材料的理论比容量和开路电压
11.7本章小结第12章本征和掺杂二维BP作为钠硫电池锚定材料的应用研究
12.1引言
12.2计算方法
12.3本征和掺杂BP的结构与稳定性
12.4多硫化钠的优化结构
12.5NaPSs在本征和掺杂BP上的吸附构型
12.6NaPSs与本征和掺杂BP间的电荷转移
12.7吸附构型的电子态密度分析
12.8本征和掺杂BP表面上的S还原反应
12.9本征和掺杂BP上的Na2S的催化分解过程
12.10本章小结附录1常用的数据处理软件附录2常用的网络资源附录3金属离子电池结构及其工作原理