Hydrostatic-pressure-induced porous gallium nitride from nanotube bundles: An ab initio study
2
Citation
26
Reference
10
Related Paper
Citation Trend
Abstract:
Ab initio calculations show that (5,5) and (6,6) single-walled gallium nitride nanotubes (GaN NTs) in bundles could aggregate spontaneously to form new condensed phases when bundled tubes are close enough under hydrostatic pressure. The new GaN phases have typical porous structures, constructed by alternating tetragons and hexagons around the original tube walls. Owing to the different compatibilities of the chirality of the tube with the symmetry of the array, the new phase formed from (5,5) GaN NT bundles is triclinic and that from (6,6) ones is hexagonal. These porous GaN phases possess tetrahedral bonding corresponding to sp3 hybridization, different from sp2 hybridized bonding in individual GaN NTs. The interaction between tubes not only controls the structural transformation but also influences the electronic structure of porous GaN. We expect that the two-dimensional-channeled porous structure of GaN is advantageous for the usage of GaN as the molecular sieve and as the excellent dilute magnetic semiconductor by considerable magnetic doping.Keywords:
Hydrostatic pressure
Cite
Citations (0)
The ability of modern state-of-the art ab initio quantum chemical techniques to characterize reliably the gas-phase molecular structure, vibrational spectrum, electronic spectrum, and thermal stability of chlorine oxide and nitrogen oxide species will be demonstrated by presentation of some example studies. In particular the geometrical structures, vibrational spectra, and heats of formation Of ClNO2, CisClONO, and trans-ClONO are shown to be in excellent agreement with the available experimental data, and where the experimental data are either not known or are inconclusive, the ab initio results are shown to fill in the gaps and to resolve the experimental controversy. In addition, ab initio studies in which the electronic spectra and the characterization of excited electronic states of ClONO2, HONO2, ClOOC17 ClOOH, and HOOH will also be presented. Again where available, the ab initio results are compared to experimental observations, and are used to aid in the interpretation of the experimental studies.
Cite
Citations (0)
Gallium nitride (GaN) has been prepared by the reaction of ammonia with three different gallium precursors: Gallium oxide, a mixture of gallium oxide and elemental gallium, and elemental gallium. X-ray diffraction indicates that all three starting materials yield highly crystalline wurtzite GaN particles. Solid-state 1H NMR has been employed to ascertain the presence of hydrogen in the samples. The technique allows a clear distinction between structural protons and protons bound to the surface of the crystals. In addition, solid-state 71Ga NMR and energy-dispersive X-ray analysis display significant differences in the material. Depending on the starting material, the GaN product consists of up to three different phases. The optical properties of the product GaN powders could be correlated to the NMR data. By converting nonluminescing GaN prepared from gallium oxide into GaN, with a bright emission at room temperature around 370 nm when excited by a 325 nm He−Cd laser, further insight was gained on the correlation of structural and optical properties of GaN.
Wurtzite crystal structure
Cite
Citations (40)
Ο σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η παρουσίαση του σημαντικού ρόλου που έχουν οι ατομιστικές προσομοιώσεις ευρείας κλίμακας για τη διερεύνηση φαινομένων στη νανοκλίμακα σε ποικίλες θεματικές στον τομέα της επιστήμης των υλικών. Προσεγγίσεις βασισμένες σε προσομοιώσεις ab initio, δυναμικής των ατομιστικών spin και μοριακής δυναμικής χρησιμοποιήθηκαν για να εξάγουν συμπεράσματα σε πέντε επιλεγμένες μελέτες περίπτωσης, σε θέματα που αφορούν ιδιότητες ημιαγωγών, μεταφορά θερμότητας στη νανοκλίμακα, ιδιότητες φωνονίων και μαγνητικές ιδιότητες. Στην πρώτη μελέτη περίπτωσης, προσομοιώσεις ab initio και μοριακής δυναμικής πραγματοποιήθηκαν για τη διερεύνηση ενός είδους εξάρμοσης που παρατηρείται συχνά στο GaN που έχει αναπτυχθεί με ημιπολικό τρόπο ανάπτυξης. Οι δομικοί σχηματισμοί των πυρήνων των εξαρμόσεων καθορίστηκαν από τις προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής, ακολουθούμενες από τη λεπτομερή ανάλυση της επίδρασης του κάθε ένα από αυτούς στο διάγραμμα ηλεκτρονιακών ζωνών του υλικού με χρήση ab initio προσομοιώσεων. Στη δεύτερη μελέτη περίπτωσης, η επίδραση του διαχωρισμού του In και της εναπόθεσής του στον πυρήνα των εξαρμόσεων που έχει παρατηρηθεί πειραματικά και θεωρητικά σε κράμματα InGaN, στη θερμική αγωγιμότητα του υλικού, μελετήθηκε με χρήση προσομοιώσεων μοριακής δυναμικής. Οι τιμές της θερμικής αγωγιμότητας που προέκυψαν για αυτό το είδος της ατέλειας δομής για μεταβλητή περιεκτικότητα In, συγκρίθηκαν με τι αντίστοιχες τιμές που υπολογίστηκαν για κράματα InGaN με αντίστοιχη περιεκτικότητα In χωρίς ατέλειες δομής, όπου τα άτομα In βρίσκονται σε τυχαίες πλεγματικές θέσεις Ga, είτε σε αυτές που υπολογίστηκε από προηγούμενη θεωρητική μελέτη πως είναι ενεργειακά προτιμητέο. Η ανισοτροπία της θερμικής αγωγιμότητας σε συνάρτηση της περιεκτικότητας In για κάθε περίπτωση, καθώς και η επίδραση της θερμοκρασίας, υπολογιστηκαν και συγκρίθηκαν για τα παραπάνω συστήματα. Στην πέμπτη μελέτη περίπτωσης, οι ιδιότητες φωνονιών του YAG διερευνήθηκαν με χρήση υπολογισμών ab initio. Άμεση σύγκριση με πειραματικές τιμές ανέδειξε την εγκυρότητα της μεθόδου που χρησιμοποίηθηκε, σε εύρος τιμών έως και κοντά στο σημείο τήξης του υλικού. Στην τέταρτη μελέτη περίπτωσης, η μερική αντικατάσταση του Sm από το φθηνό κράμμα mischmetal αναλύθηκε μέσω προσομοιώσεων ab initio, με σκοπό τη βελτιστοποίηση της αναλογίας μεταξύ κόστους και απόδοσης, για την εύρεση στοιχιομετριών με χαμηλότερο κόστος και εμπορικό ρίσκο για την κατασκευή μόνιμων μαγνητών. Οι ιδιότητες τριών σχετικών δυαδικών κραμμάτων μελετήθηκαν για σύγκριση. Τέλος, στην πέμπτη περίπτωση, η επίδραση των ατόμων Cr στις μαγντικές ιδιότητες νανοσωματιδίων πυρήνα-φλοιού Ni@NiO διερευνήθηκε με συνδυαστική χρήση προσομοιώσεων ab initio και δυναμικής των spin. Οι ιδιότητες των επί μέρους υλικών υπολογίστηκαν στην bulk μορφή τους και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για τον καθορισμό των βρόχων υστέρησής τους. Προσομοιώσεις ab initio χρησιμοποιήθηκαν επίσης και για τη διερεύνηση δομικών και μαγνητικών φαινομένων σε ένα μικρό νανοσωματίδιο Ni@NiO.
Non-blocking I/O
Cite
Citations (0)
An overview of the current understanding of ozone depletion chemistry, particularly with regards the formation of the so-called Antarctic ozone hole, will be presented together with an outline as to how ab initio quantum chemistry can be used to further our understanding of stratospheric chemistry. The ability of modern state-of-the art ab initio quantum chemical techniques to characterize reliably the gas-phase molecular structure, vibrational spectrum, electronic spectrum, and thermal stability of fluorine, chlorine, bromine and nitrogen oxide species will be demonstrated by presentation of some example studies. The ab initio results will be shown to be in excellent agreement with the available experimental data, and where the experimental data are either not known or are inconclusive, the theoretical results are shown to fill in the gaps and to resolve experimental controversies. In addition, ab initio studies in which the electronic spectra and the characterization of excited electronic states of halogen oxide species will also be presented. Again where available, the ab initio results are compared to experimental observations, and are used to aid in the interpretation of experimental studies.
Ozone Depletion
Quantum Chemistry
Cite
Citations (0)
Abstract Ab initio calculations have been performed on linear and cyclic polysilanes including permethylsubstituted compounds. Koopmans' approximation was used for assigning experimentally obtained PE and UV spectra. The PE spectrum of octamethylcyclotetrasilane and the UV spectra of cyclopenta and cyclohexasilane are presented for the first time. Key Words: Ab initio calculationslinear and cyclic polysilanesPEUV spectra.
Cite
Citations (15)
In response to theoretical calculations on the thermoelectric performance of LiZnSb, we report the pertinent transport properties between room temperature and 523 K. Nominal LiZnSb samples are found to be p-type, with a carrier concentration in the range (4–7)×1020 cm−3. The thermoelectric figure of merit (zT) is found to be 0.02–0.08 at 523 K. Analysis of material transport parameters and previously reported ab initio calculations demonstrates that even with optimal doping, p-type LiZnSb is unlikely to achieve zT>0.2 at 523 K. The accuracy of the high zT estimate (zT>2) for n-type compositions from ab initio calculations is discussed within the current synthetic limits.
Figure of Merit
Atmospheric temperature range
Cite
Citations (67)
Cite
Citations (7)
The efficient preparation of the new polymeric gallium imide {Ga(NH)3/2}n from the reaction between [Ga(NMe2)3]2 and NH3 at ambient temperatures is described. The gallium imide precursor is shown by TEM and XRD studies to yield upon pyrolysis a rare cubic/hexagonal variety of gallium nitride, GaN. Some control over the average particle size of GaN in the nanosized region is achieved by application of various pyrolysis schemes.
Imide
Cite
Citations (108)
Accurate line intensities for water transitions in the infrared: Comparison of theory and experiment
Ab initio calculations of water intensities are becoming mature and are claimed to have 1% accuracy in many cases. Experimental intensities with 1% accuracy can be achieved with some care. An intercomparison of ab initio against experimental water intensities is presented for a variety of infrared bands for H216O and some for H218O and H217O. A new calculated H216O line list is presented for which uncertainties in the ab initio line intensities are evaluated. Much of the data show agreement within 2% between ab initio and experiment, however, for some bands, notably those involving excitation of some stretching modes, there are larger offsets of up to 8% attributed to ab initio calculation errors but still within the uncertainty of the ab initio calculation. In the ν1 fundamental band differences of between +5% and −13% are found which show systematic dependence on wavenumber, ΔKa, and ΔJ, again attributable to ab initio calculation errors. In the ν2 band, intensity-dependent differences up to 2% originate from the analysis of the experimental data. At present experiments are important to validate ab initio calculations but ab initio predictions can be very useful in validating the experiment. As the two procedures display significantly different systematic errors, it is suggested that combining both gives the best results; this study will also facilitate further improvements of the theoretical methodology.
Line (geometry)
Cite
Citations (48)