镁铝尖晶石高压相变的理论计算

运用密度泛函(DFT)平面波赝势方法(PWP),计算了镁铝尖晶石三种物相的状态方程和热力学生成焓以及在0～50GPa高压范围内的力学性质.研究结果表明:利用状态方程得到的镁铝尖晶石转变为CF相和CT相的相变压强分别为26.79GPa和30.19GPa,与实验值误差分别为+0.79GPa和-11.81GPa;而利用热力学生成焓,在GGA近似下得到的CF相的相变压强为24.52GPa;LDA近似下CT相的相变压强为39.85GPa,与实验值误差为-1.48GPa和-2.15GPa.在对高压下镁铝尖晶石三种相结构的力学稳定性的分析发现,尖晶石相在压力超过30GPa时力学结构变得不稳定,而两个高压相在...     

铁的相变和热力学性质的第一性原理计算

铁在高温高压下的结构和物理性质对于其在工程技术方面的应用有着非常重要的意义.采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,研究了铁从bcc结构到hcp结构的马氏体相变,并利用准谐德拜模型获得了铁的bcc结构和hcp结构的热力学性质.结果发现:零温下,铁从bcc结构到hcp结构的相变压强为13 GPa,与实验及其他理论符合得很好...     

高压下固相硝基甲烷光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,计算了高压下固相硝基甲烷的光学性质.计算获得的基态结构参数与实验和其他的理论结果相吻合.光学性质的计算表明,光吸收出现在1.5eV,压强影响下发生红移,吸收峰加宽并向高能量方向移动.同时,还系统地研究了高压下固相硝基甲烷的介电函数、折射率、反射率、吸收系数和能量损失函数在30eV内的变化情况.     

ScB_2的高压结构和电子性质的密度泛函计算（英文）

本论文用广义梯度近似(GGA)密度泛函方法研究了具有AlB_2结构的ScB2从0GPa到100GPa高压下的结构和电子性质.在0GPa下的结果与现有实验和理论数据相符.获得的结构性质的压强依赖性显示出ScB2的结构受压强的影响很小.另外还计算了高压下ScB_2电子的态密度和部分态密度.我们发现高压强明显的改变了电子态密度分布的轮廓,并且还发现费米能级附近的态密度随着压强的升高而减小,表明高压下ScB2电子杂化轨道能量在下降.     

高压下ZrB3与NbB3力学性质的第一性原理研究

此文用密度泛函理论的赝势平面波方法的第一性原理研究了过渡金属化合物ZrB_3与NbB_3(m-AlB_2、OsB_3和MoB_3结构)在高压下的力学性质和电子结构特点,获得了在常压下,m-AlB_2是最稳定的结构,当压强升高到40GPa时发生相变,高压下最稳定是OsB_3结构.m-AlB_2-NbB_3具有最大的剪切模量204GPa,最高的德拜温度921K和最大的硬度值27.3GPa,属于潜在的超不可压缩材料.MoB_3-NbB_3、OsB_3-NbB_3和m-AlB_2-ZrB_3的硬度值分别达到了24.9GPa、22.6GPa和19.8GPa.它们的电子态主要是由M-4d态和B-2p态杂化叠加形成的,在费米能级处取值均不为零,故这些化合物都具有金属性等有益结果.     

CuAlO_2的相变和热力学性质的理论计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法,用广义梯度近似(GGA)作为交换关联势,分别计算了CuAlO2的三角形(3R)和六角形(2 H)两种结构之间的相变及其热力学性质.通过分析能量-体积的关系,发现从3R到2 H的相变压强是27.5GPa.通过准谐德拜模型,得到了三角形(3R)和六角形(2 H)两种结构CuAlO2的热力学性质,其中包括德拜温度ΘD,热熔CV,热膨胀系数α和格林艾森参数γ在温度0-800K和压强0-27.5GPa及27.5-100GPa时的变化情况.通过对CuAlO2的能带结构进行分析,得知零压下价带在L点取得最大值,而在导带的Г点取得最小值,帯隙为1.858eV.     

高压下第一性原理计算中铜的芯价态划分

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法的第一性原理计算,对过渡金属铜元素进行总能量计算,能量计算精度取为0.01 eV.通过分析分波能带展宽与能带电子对总能量的贡献,讨论了不同压强范围下第一性原理计算时铜原子芯态和价态的划分.结果显示,当压强增加到约139.3 GPa时,3p电子因能带的展宽对总能的贡献将不能忽略,需将作为价电子处理.计算结果为进一步高压下的物性的第一性原理研究提供了依据.     

IrN的结构相变和弹性性质的第一性原理计算

采用密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,结合广义梯度近似(GGA)计算了IrN的结构相变和弹性性质,分别对IrN的岩盐(B1)、氯化铯(B2)、闪锌矿(B3)、纤锌矿(B4)、NiAs(B8)和tungsten carbide(Bh)这6种结构进行了分析,并根据理论计算得到的焓与压强的关系,发现了IrN的相序是B3→B4→B8→B2,相变压强分别发生在1.98 GPa,97.90 GPa和296.64 GPa.通过对B4结构在高压下的弹性特性进行研究,发现其弹性常数、体弹模量、剪切模量、纵波波速、剪切波速以及德拜温度均随压强的增加而单调增大,且依据B/G分析,预测了B4结构能在高压下保持一定的韧性特性.     

分子动力学模拟高压下铁的相变

采用分子动力学(MD)方法,结合原子间多体势函数,模拟了bcc铁(α-Fe)在高压下向hcp铁(ε-Fe)转变的过程,并与实验数据进行了比较.系统的压强通过计算维里压强获得,并通过Berendsen方法进行调整和改变.还采用相同的原子间势模拟bcc和hcp两种不同结构的铁,对高压下铁相变的机制和相变压强进行直接的计算和模拟,以对采用的原子间势进行更严格的检验和修正.模拟计算得到超高压下(＞15 GPa)两种结构的P-V曲线图以及hcp铁的c/a值等相关结果,都与实验结果有较好的符合.而在较低压下(0～15 GPa)P-V关系中常用的铁的原子间势对bcc铁仍有很好的模拟效果,而对hcp铁则效果不是很理想.因此,铁的原子间势还有待进一步改进.     

高压下LaB_6的弹性和热力学性质的第一性原理计算（英文）

运用平面波赝势密度泛函理论,研究了CsCl结构的LaB_6在高压下的弹性和热力学性质.计算中使用了广义梯度近似,得到在零温零压下LaB_6的晶格常数和已知的实验及其它理论结果相符.同时,我们还得到了LaB_6的弹性常数Cij,体弹模量B,剪切模量G,杨氏模量E,德拜温度ΘE,泊松系数σ,压缩波速VL和剪切波速VS与压强的关系.计算发现LaB_6在压强低于14GPa时具有力学稳定性.根据准谐德拜模型,我们还预测了CsCl结构LaB_6的热力学性质,对0~14GPa和0~1500K范围内热膨胀系数和比热容的变化进行了研究.最后分析了LaB_6在零温零压和高压下的电子态密度图.     

氮化铪的弹性与热力学性质的第一性原理计算

运用基于密度泛函理论的超软赝势平面波方法对HfN晶体结构进行了几何优化,得到与实验值相符的晶格参数。在压强为0～150GPa范围内对HfN的弹性常量进行了计算,它们均满足晶体力学稳定性条件B=(C11+2C12)/3>0,说明在这个压强范围内晶体结构是稳定的。利用准谐德拜模型计算了HfN在温度为0～2 200K、压强为0～150GPa范围内的热力学性质。发现:等容热容、热膨胀系数和熵函数都随温度的升高而增大,随压强的增大而减小;而德拜温度随温度的升高而减小,随压强的增大而增大。     

利用DV-Xα法研究铁在高压下的物理性质

采用密度泛函理论中原子簇嵌入模式的电荷自洽变分DV—Xα方法（Self-Consistentof Charge-Discrite Variation—Embedded Cluster Model）,对bcc结构用fcc结构的铁在较高压强范围内的物理参量进行了计算,得到了系统的总能随体积变化的关系,以及压强与体积的关系曲线;根据计算结果,作者得到平衡条件下,铁体心结构（bcc）晶格常数为2．75A,面心结构（fcc）晶格常数为3．377A;并推断出体心结构铁在17．75GPa压强下,可能转变成面心结构铁：还将得到的结果与实验结果和其它理论计算结果进行了比较,吻合较好．     

ZnO电子结构及高压相变的第一性原理研究

基于屏蔽交换的LDA方法研究了高压下B4及B1相ZnO的能带结构和态密度特性;使用GGA WC交换关联泛函,计算了B4,B3,B2和B1相结构ZnO的基态能量、晶格常数、体模量及其对压力的导数.计算结果表明：ZnO在从纤锌矿（B4）转变为岩盐（B1）结构的过程中,存在着一个亚稳平衡过渡相,即闪锌矿结构（B3）.计算得到的相变压Ptr表明：随着外压的增加,ZnO将依照B4→B3→B1→B2的路径发生一系列的结构相变,相变压依次为Ptr（B4→B3）=3.156 GPa,Ptr（B3→B1）=7.996 GPa,Ptr（B4→B1）=9.855 GPa,Ptr（B1→B2）=253.605 GPa.     

BaC2高压相R3m的电子结构与力学性质的第一原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究BaC₂高压相R3m的晶体结构、 力学、  热力学和电子结构等性质. 计算结果表明:  BaC₂的I4mmm相较高压相R3m的离子性更强. 在0 K 时, 由BaC₂的I4mmm相转变为R3m相的压强为3.6 GPa, 与实验结果相符. 高压相R3m的弹性常数满足波恩\|黄昆判据, 因而其晶格力学性质稳定. 布居数分析表明, 在高压下, 从Ba原子至C原子的电荷转移在I4mmm至R3m相变过程中所起的作用较大.      

闪锌矿型ZnS的电子结构与热力学性质的研究

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对闪锌矿ZnS晶体结构进行了几何优化,得到晶格参数为0.5413nm;在优化结构的基础上计算了电子结构,证明闪锌矿ZnS为直接带隙半导体,带隙为2.213eV;零温零压下的弹性常数为C11=98.04GPa、C12=55.34GPa、C44=48.49GPa及弹性模量B0=69.57GPa;根据德拜模型近似,由弹性常量计算了德拜温度为358.5K,并进一步得到摩尔定容热容随温度的变化关系,在高温下,热容接近杜隆-珀蒂极限.     

室温下Fe_(79)Ni_(19)Mn_2合金的压致bcc→hcp相变

采用Mao-Bell型金刚石对顶砧及高压在位粉末X光衍射照相方法,研究了Fe_(79)Ni_(19)Mn_2合金在室温下,0～41.0 GPa压力范围内的压致结构相变和等温压缩行为。实验结果表明,该合金在低压时为bcc结构,在10.6 GPa压力附近出现压致bcc→hcp结构相变。二相共存压力区约12GPa。卸压到常压时,又恢复到bcc结构。用Murnaghan等温固体状态方程对合金的压缩数据进行最小二乘法拟合,得到了bcc相和hcp相的状态方程参量。对hcp相的晶格参数比小于1.633及存在宽范围的二相共存压力区进行了讨论。     

高温高压下ZnO的相变及热力学性质研究(英文)

本文通过平面波赝势密度泛函理论研究了ZnO岩盐(B1)结构、CsCl(B2)结构、闪锌矿(B3)结构和纤锌矿(B4)结构的相变和热力学性质.通过计算得到了晶格常数、体弹模量及体弹模量对压强的一阶导数,与实验值和其他计算结果都符合地较好.根据等焓原理,发现从B4和B3结构到B1结构的相变压强分别约为8.9GPa和7.8GPa.通过准德拜模型,成功得到B4结构的热力学性质,包括不同压强和温度下的状态方程、热膨胀系数和热容.     

氧化镉高压物性的第一性原理计算

基于第一性原理平面波赝势密度泛函方法, 研究了CdO的高压结构相变和弹性性质. 计算结果表明, 在零温下CdO从B1 结构到B2 结构的相变压强为90.31 GPa, 这与实验值和其它的理论计算结果符合的很好. 利用准谐德拜模型, 讨论了CdO在0-150GPa范围内下的压缩波速度、平均声速度和德拜温度.     

高压下LaB6的弹性和热力学性质的第一性原理计算

运用平面波赝势密度泛函理论,研究了CsCl结构的LaB6在高压下的弹性和热力学性质. 计算中使用了广义梯度近似,得到在零温零压下LaB6的晶格常数和已知的实验和其它理论结果相符。同时,我们还得到了LaB6的弹性常数Cij,体弹模量B,剪切模量G,杨氏模量E,德拜温度ΘE,泊松系数σ,压缩波速VL和剪切波速VS与压强的关系。计算发现LaB6在低于14 GPa具有力学稳定性. 根据准谐德拜模型,我们还预测了CsCl结构LaB6的热力学性质,对0-14 GPa 和0-1500 K 范围内热膨胀系数和比热容的变化进行了研究. 最后分析了LaB6在零温零压和高压下的电子态密度图.     

第一性原理研究TiH_2的结构和热力学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了TiH2原胞体系的晶体结构、电子结构和总能,获得了体系的稳定晶格常数、总体能量与体积的函数关系.并利用准谐德拜模型研究了在不同温度(T=0～1800K)和压力(P=0～140GPa)下TiH2的热力学性质,如弹性模量与压强,热熔与温度,热膨胀系数与温度或压力的变化关系.结果表明:TiH2的晶格常数与实验值符合较好;在一定温度下,相对体积、热熔随着压强的增加而减少,德拜温度、弹性模量随着压强的增加而增加;而定容热容CV随温度升高而升高,高压下温度对TiH2热膨胀系数的影响小于压强对热膨胀系数的影响.