CuAlSe_2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算（英文）

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe_2的结构、弹性性质以及热力学性质.首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数B0′.接着分析了相对晶格常数a/a0、c/c0以及相对体积V/V0随压强的变化趋势.我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势.计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合.在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合.然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系.最后我们分析了CuAlSe_2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况.     

超硬材料ReB2弹性常数的第一性原理计算

利用平面波赝势密度泛函理论计算ReB2的基本性质参数,包括晶格常数a和c、内坐标参数u、体弹模量B0、模量对压强的一阶导数B′0以及弹性常数(C11、C12、C13、C33、C44),所得的结果与实验值及其他理论值符合的很好.同时, 我们还研究了相对体积V/V0(其中V0为给定温度和零压下的体积)与压强P和温度T的关系.     

ReB_2的结构和热力学性质的第一性原理计算

利用平面波赝势密度泛函理论计算了ReB2的基本性质参数,包括晶格常数、体弹模量、体弹模量对压强的一阶导数.晶格常数的计算值与实验值及其它理论值符合较好.通过准谐德拜模型研究了ReB2热力学性质,给出了不同压强和不同温度下的热容和德拜温度的计算值,同时获得了相对晶格常数(a/a0,c/c0)、相对体积(V/V0)与压强的关系以及热膨胀系数α与压强和温度的关系.     

CuAlSe2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe2的结构、弹性性质以及热力学性质。首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数 。接着分析了相对晶格常数a/a0 、c/c0以及相对体积V/ V0随压强的变化趋势。我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势,C11、C33、C12、C13随着压强的增大而增大,C44和C66确随着压强的增加保持一个平稳的值基本不变。计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,表明在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合。在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合。然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系。最后我们分析了CuAlSe2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况。     

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.     

高压下金属钼弹性性质的第一性原理计算

本文利用基于密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA)方法,研究了过渡金属钼的晶体结构和弹性性质.零压下,计算所得的晶格常数(a=3.153)与实验值非常接近.与实验值比较,采用GGA+U(U=1.5,2,2.5eV)的方法,计算得到的晶格常数a不如GGA的计算结果.此外,我们利用广义梯度近似(GGA)方法计算了钼的弹性性质,得到零压下钼的弹性常数分别为C11=449.7GPa,C12=169.7GPa,C44=96.2GPa,与实验值符合得很好.高压下钼的弹性常数计算值和Duffy等人用X衍射实验测量的实验值(0～24GPa)相符.体弹模量B0计算值(B0=263.05GPa)和实验值(B0=262.8GPa)非常接近.计算发现,随着压强的增大,体弹模量和剪切模量比值B/G一直保持大于1.75,说明钼在所研究的压强范围内一直保持较好的延展性.最后,还研究了体弹模量B,剪切模量G,杨氏模量E,泊松比σ,压缩波速VS,剪切波速VL,弹性各向异性因子A和克莱恩曼参数ζ与压强的变化关系.     

MgH2的结构与热力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法计算了四角形MgH2的电子结构,通过准谐德拜模型研究了MgH2在压强为0～100 GPa,温度为0～600 K范围内的热力学性质。研究得到了MgH2零温零压下的平衡体积V、晶格常数、带隙,以及体弹模量B0、摩尔定压热容Cp,m、熵S、德拜温度Θ、体膨胀系数α随温度和压强的变化关系。     

MgH_2的结构与热力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法计算了四角形MgH2的电子结构,通过准谐德拜模型研究了MgH2在压强为0～100 GPa,温度为0～600 K范围内的热力学性质。研究得到了MgH2零温零压下的平衡体积V、晶格常数、带隙,以及体弹模量B0、摩尔定压热容Cp,m、熵S、德拜温度Θ、体膨胀系数α随温度和压强的变化关系。     

TiO_2电子结构的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的赝势方法对锐钛矿、金红石和萤石结构的TiO2进行模拟,研究了锐钛矿结构、金红石结构和萤石结构TiO2的基本性质参数,包括晶格常数、体弹模量B0和体弹模量对压强的一阶导数B0′。对模型进行结构优化后,应用第一性原理方法比较分析了三种晶型TiO2的电子结构,研究了其能带和态密度的分布情况,得出TiO2的价带主要是由O的2p态贡献的,导带主要是由Ti的3d态贡献的。得到三种晶型的禁带宽度,其中萤石结构的禁带宽度远小于金红石结构和锐钛矿结构,可以预计萤石TiO2光谱的吸收范围扩大,光催化性能会相应有所提高。     

TiN在高压下结构稳定性的研究(英文)

本实验利用金刚石压砧和同步辐射X衍射技术对TiN在高压下的行为进行了研究.通过实验获得的数据分析了TiN体积压缩曲线.结果表明:在0-45.4GPa的压力范围内,TiN样品的体积随着压强的增加曲线变化比较平滑,TiN没有发生相变.同时,通过三阶的Birch–Murnaghan状态方程,得出了TiN样品在相应的静水压下的体弹模量为B0=195±4.6GPa,一阶导数B′0固定为4.     

YbB6晶体结构、物态方程、弹性和热学性质的第一性原理计算

基于第一性原理的密度泛函理论及准谐德拜模型, 研究了YbB6的晶体结构、状态方程(EOS)、弹性性质和热学性质. 计算得到的YbB6晶体晶格常数、体弹模量、弹性常数和实验符合得很好. 状态方程的研究结果显示, 压强和温度对YbB6晶体体积的影响都非常显著, 在高温和低压下, 压强对YbB6晶体体积的影响比在低温和低压大. 在讨论的压强和温度范围内, 压强对YbB6晶体的体弹模量的影响要比温度的影响大. 弹性常数及与弹性相关量的计算结果显示, 在零温零压下, YbB6晶体结构是稳定的, 具有延展性, 是中心力场固体. 计算的定压、定体热容及热膨胀系数的结果表明, 压强对YbB6晶体的热容和热膨胀系数的影响比温度的影响小.     

YbB_6晶体结构、状态方程、弹性和热学性质的第一性原理计算

基于第一性原理的密度泛函理论及准谐德拜模型,研究了YbB_6的晶体结构、状态方程(EOS)、弹性性质和热学性质.计算得到的YbB_6晶体晶格常数、体弹模量、弹性常数和实验符合得很好.状态方程的研究结果显示,压强和温度对YbB_6晶体体积的影响都非常显著,在高温和低压下,压强对YbB_6晶体体积的影响比在低温和低压大.在讨论的压强和温度范围内,压强对YbB_6晶体的体弹模量的影响要比温度的影响大.弹性常数及与弹性相关量的计算结果显示,在零温零压下,YbB_6晶体结构是稳定的,具有延展性,是中心力场固体.计算的定压、定体热容及热膨胀系数的结果表明,压强对YbB_6晶体的热容和热膨胀系数的影响比温度的影响小.     

纳米TiO_2晶型转化机制探讨

根据统计物理学方法推导出锐钛矿型TiO_2向金红石型TiO_2转化率关系式为InX_A=-v_0texp(-2U_x/kT),其中X_A为TiO_2中锐钛矿型的含量,v_0和U_x分别锐钛矿型TiO_2原子的振动频率和势函数,t、k和T分别为煅烧时间、玻兹曼常数和煅烧温度.TiO_2为三原子分子,理论上v_0和U_x计算十分复杂,本文通过在不同温度及时间下煅烧氨水水解TiOSO_4产物的方式制备了锐钛矿型、混晶型及金红石型纳米TiO_2粉末,将XRD分析所测数据及相应温度、时间条件代入转化率关系式,拟合求得:v_0=5.3×10~(10)/s,U_x=2.71×10~(-12)J.实验所测_A-t及X_A-T曲线与计算拟合曲线吻合较好,说明用氨水水解TiOSO_4产物的方式制备的锐钛矿型纳米TiO_2向金红石型纳米TiO_2的转化为扩散型转变.     

高压下GaAs和AlAs结构及弹性性质的第一原理计算

基于第一性原理平面波超软赝势密度泛函理论方法计算了ZB-GaAs,RS-GaAs,CsCl-GaAs,NiAs-GaAs,WZ-GaAs和ZB-AlAs,RS-AlAs,NiAs-AlAs的结构参数、体弹模量及体弹模量对压强的一阶导数.计算了GaAs和AlAs在不同压强下的弹性常数,以及不同结构间的相变压强.得到了比较满意的计算结果.     

TiN在高压下结构稳定性的研究

本实验利用金刚石压砧和同步辐射X衍射技术对TiN在高压下的行为进行了研究．通过实验获得的数据分析了TiN体积压缩曲线．结果表明：在0．45．4GPa的压力范围内,TiN样品的体积随着压强的增加曲线变化比较平滑,TiN没有发生相变．同时,通过三阶的Birch-Murnaghan状态方程,得出了TiN样品在相应的静水压下的体弹模量为B0=195＝4．6GPa,一阶导数B’0固定为4．     

CeN压致结构相变的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理计算研究CeN晶体的压致结构相变.计算结果表明:在55GPa压力下,CeN晶体从氯化钠型晶体结构(B1)转变为氯化铯型晶体结构(B2);压力为0时,B1有力学和热力学稳定结构;压力为55GPa时,B1没有力学和热力学稳定结构.     

NaH高压相变、弹性和热力学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,通过平面波赝势方法计算研究了NaH的高压结构相变、弹性和热力学性质.详细计算了NaH的平衡晶格常数a0,弹性常数Cij,体积弹性模量B0及其导数B0′.结果显示:本文计算值与实验值和其他理论值一致.利用吉布斯自由能等熵条件计算发现,NaH从B1结构向B2结构发生相变时的相变压为30.5GPa,体积塌缩率为4.5%,与实验值(29.3±0.9)GPa接近,但小于其他理论计算值(37.0GPa).采用静水有限应变技术计算研究了弹性常数Cij、弹性波速、德拜温度ΘD、弹性各向异性因子随压力的变化关系.根据准谐德拜模型,计算研究了NaH的热容Cv和热吸收系数α等热力学性质.所选择的压力范围为0~50GPa,温度范围为0~1500K.     

BaLiF_3晶体的弹性及热力学性质研究

运用第一性原理赝势平面波密度泛函理论的方法,结合准谐德拜模型,对钙钛矿结构BaLiF_3晶体的弹性及热力学性质进行研究.以优化结构为基础,计算了在p=0GPa、T=0K条件下,BaLiF_3晶体的晶格常数、弹性常数、体弹模量和剪切模量,它们与实验值及其他理论值相符很好.计算了BaLiF_3晶体在零压下的B/G值,根据晶体力学稳定条件得出BaLiF_3的相变点约为186GPa.利用准谐德拜模型,计算得到BaLiF_3在300K的德拜温度,并得到BaLiF_3的体积、热容、热膨胀系数α、相对德拜温度与温度和压强的关系.在高温时,其热容接近Dulong-Petit极限.     

高压下碳化锆的状态方程和结构相变研究

利用同步辐射X射线衍射方法,研究了金刚石对顶砧中碳化锆(ZrC)的状态方程和结构相变,通过密度泛函理论(DFT)计算了该材料的高压压缩行为.结果表明:ZrC在压强为10.3 GPa时,发生拓扑相变;在压强为13.7 GPa时,相变结束.此外,ZrC立方相的体弹模量为158.6(8.6)GPa,相变后的结构体弹模量为233.8(8.8)GPa.     

RbCaCl3晶体的弹性及热力学性质研究

运用第一性原理赝势平面波密度泛函理论的方法,并结合准谐德拜模型,对钙钛矿结构RbCaCl_3晶体的弹性性质和热力学性质进行研究。以优化的结构为基础,计算了在P=0GPa、T=0K条件下,RbCaCl_3晶体的晶格常数、弹性常数、体弹模量B和剪切模量G,与实验值符合较好;同时计算了RbCaCl_3晶体在零压下的B/G值,根据晶体力学稳定性条件首次推测出RbCaCl_3的相变压强约为10.5GPa。利用准谐德拜模型,计算得到RbCaCl_3在300K的德拜温度,并得到RbCaCl_3的相对体积、热容、热膨胀系数及德拜温度与压强和温度的关系;在高温时,其等体热容Cv接近于Dulong-Petit极限。