点缺陷对B2-NiAl力学与热学性能影响的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,计算了反位缺陷与空位对B2-NiAl力学与热学性能的影响.采用杨氏模量、剪切模量、弹性常数、Cahchy压力、泊松比、Debye温度、比热、热膨胀系数等参数评判反位缺陷与空位对B2-NiAl合金的延性、硬度及热学性能的影响.结果表明:NiAl,VNi均能提高B2-NiAl晶体的硬度而降低其本征延性,AlNi与VAl对晶体力学性能的影响可以忽略不计.点缺陷对晶体比热的影响均集中在Debye温度以下,在此温度范围内,4种点缺陷均能降低晶体的比热,降幅从高到低依次为VNi>NiAl>AlNi>VAl.而当温度高于1000K时,4种点缺陷对晶体比热的影响基本消失而使比热趋于同一数值25J/mol·K.当温度高于600K时,对晶体相对热膨胀系数影响较明显的点缺陷是VAl与NiAl,前者使晶体的相对热膨胀系数提高,而后者使晶体的相对热膨胀系数降低.     

磷酸钇晶体物理性质及本征缺陷的研究

运用GULP软件并采用已有的势参数计算了理想YPO_4晶体的物理性质和本征缺陷,得到的晶体结构参数与实验结果基本吻合.根据计算得到的力学性质表明,YPO_4晶体在(100)方向的抗应变能力最强.对YPO_4晶体的热学性质的计算结果表明,不能忽略在高温条件下振动熵对YPO_4晶体本征点缺陷形成能的影响.由本征点缺陷形成能的计算结果得知氧空位和氧的弗伦克尔缺陷在晶体中相对容易形成.     

层状半导体MoSe2/WSe2热学性能参数定量分析

利用键弛豫理论与局域键平均近似方法对过渡金属MoSe₂和WSe2的热学参数进行了定量分析,建立了热膨胀系数、晶格常数、热应变分别与温度的函数关系式,揭示了层状半导体材料热学参量的温度效应物理机制,并获得了块体MoSe2和WSe2的德拜温度分别为276,260 K.实验结果表明,热膨胀系数与德拜比热成正比,与原子结合能成反比;温度高于材料的德拜温度的1/3时,晶格常数、热应变与温度呈线性关系.     

层状半导体MoSe2/WSe2热学性能参数定量分析

利用键弛豫理论与局域键平均近似方法对过渡金属MoSe₂和WSe2的热学参数进行了定量分析,建立了热膨胀系数、晶格常数、热应变分别与温度的函数关系式,揭示了层状半导体材料热学参量的温度效应物理机制,并获得了块体MoSe2和WSe2的德拜温度分别为276,260 K.实验结果表明,热膨胀系数与德拜比热成正比,与原子结合能成反比;温度高于材料的德拜温度的1/3时,晶格常数、热应变与温度呈线性关系.     

冲击波下金属铜的分子动力学模拟

对4000个铜原子组成的面心立方晶体进行了近似冲击波的模拟,发现对完整晶体在一定的范围内,冲击波的强弱、外界的温度对晶体结构的影响都不大;加入少许的点缺陷后,晶体内部的应力和能量相对完整晶体变化并不显著,从而说明在考虑系统的状态方程时将带有少量点缺陷的晶体近似为理想晶体的做法是可行的．     

B32-LiAl点缺陷结构的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算B32-LiAl金属间化合物的基本物性及其点缺陷结构的几何、能态与电子结构.通过对不同点缺陷结构形成热与形成能的计算与比较,分析和预测了B32-LiAl金属间化合物中点缺陷结构的种类与存在形式.结果表明:B32-LiAl金属间化合物的点缺陷主要是在Li子晶格上出现空位缺陷与在Al子晶格上出现反位缺陷.基于晶体总电子态密度与电荷密度分布等电子结构信息,对上述计算结果进行了初步分析.     

微观相场计算D0_（22）-Ni_3V结构反位缺陷类型及演化

微观相场法研究Ni75AlxV25-x中D022-Ni3V反位缺陷类型及演化规律发现：D022结构中存在两种类型反位缺陷：VNi和NiV,其中NiV占位几率值远大于VNi,是反位缺陷主要类型;增加Al：V比,析出相由D022单相析出逐渐向D022＋L12两相析出转变,反位缺陷VNi与Al：V比无明显响应关系,NiV在第二相L12析出前后呈增大和减小两种截然相反的两种变化趋势;VNi和NiV两种反位缺陷同时具有时间相关性和温度相关性,时间推移,二者均从初始高度反位状态逐渐降低至平衡,温度提高,二者均呈增加趋势;第三组元Al原子同时占据D022结构的α位和β位,且AlNi〉AlV,Al优先占据D022结构α位.     

掺镱钨酸锶晶体的生长及其性能表征

镱离子掺杂晶体材料是一类优秀的固体激光增益介质,已获得广泛应用。使用提拉法生长了不同镱离子掺杂浓度的钨酸锶(Yb∶SrWO_4)晶体,通过X射线粉末衍射仪测定了其单晶结构,对粉末衍射数据精修得到了其晶胞参数。使用X射线荧光光谱法测定了晶体中镱离子的实际掺杂浓度,结果表明Yb∶SrWO_4晶体中Yb~(3+)离子存在掺杂上限,随着Yb~(3+)离子掺杂浓度增加,晶体中主要的电荷补偿机制变为基质阳离子空位。同时,Yb∶SrWO_4晶体的比热、热膨胀系数、热导率与纯钨酸锶(SrWO4)晶体相比无明显变化,在钨酸盐系列晶体中热学性能优良。上述结果表明Yb∶SrWO_4晶体是一种具有一定应用潜力的固体激光增益介质。     

基于等温状态方程数据计算不同温度的固体热膨胀系数

假设热膨胀对固体体积弹性模量B的影响与加压过程对体弹性模量的影响相似,即B仅为体积V的函数.利用等温状态方程实测数据获得体弹性模量对体积的变化规律B(V).基于B(V)和Grüneisen定律、Debye模型,并以室温(300K)物性参数为初值逐次推算,获得Ag,Al,Au等15种材料在0~1 000K(部分金属到2 000K以上)的范围内各温度点的体积热膨胀系数值.数据对比显示计算值与实测值符合度高,这也表明了所提假设和方法的有效性.     

慢降温工艺的最佳降温率

半导体器件的性能受晶体中缺陷的影响极大。慢降温工艺是一种简单而有效的消除晶体缺陷的方法。本文根据空位和点缺陷的复合,导出了最佳降温率。文中定性地分析了决定最佳降温率的几个因素,指出:最佳降温率与点缺陷的密度成正比;最佳降温率应随温度之下降而放慢。     

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。     

TiB2热力学性质的第一性原理研究

利用第一性原理方法并结合准德拜模型计算了六方结构TiB2在高温高压下的热力学性质,包括常压下晶格常数、体弹模量B0、热容Cp和熵S随温度的变化以及不同压强下热容Cp、熵S、体膨胀系数α、德拜温度Θ和热容Cv与温度的关系.常压下计算的热容Cp和熵S随温度的变化与实验数据符合很好.     

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。     

高压下碳化钛热力学性质的第一性原理计算

碳化钛熔点高、硬度高、化学性能稳定性好,工业上主要用来制造金属陶瓷、耐热合金和硬质合金.采用平面波密度泛函理论广义梯度近似计算了碳化钛的弹性常数、晶格常数、体积模量,所得结果与实验和其它理论值相一致;通过准谐德拜模型预测了碳化钛的相对体积与压强,体积模量分别与压强和温度,热容与温度的变化关系,结果表明:温度对体积模量的影响远小于压强对体积模量的影响.该研究对碳化钛在高温高压下的应用具有指导意义.     

黄铜矿MgGeP2的几何结构，弹性性质和热学性质的研究

利用第一性原理的密度泛函方法对MgGeP_2结构性质,弹性性质和热力学性质进行了系统的研究,得到了平衡态的晶格常数,能带带隙,弹性系数和其他相关的热力学参数.通过对结果进行理论分析发现:MgGeP_2在零压下属于直接带隙半导体,带隙值为1.522eV.而弹性性质计算说明MgGeP_2是各向异性且具有良好塑性的材料.在0~40GPa的压强和0~800K温度范围内,利用准谐德拜模型理论计算了热膨胀系数,热容CV和Cp,熵和德拜温度随压强和温度的变化趋势.     

CaF_2晶体弹性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CaF2晶体结构进行了几何优化,得到其晶格参数为0.548 0 nm。在优化结构的基础上计算了零温零压下的弹性常数,得到C11=154.4 GPa、C12=38.2 GPa、C44=29.9 GPa及体弹性模量B0=76.9 Gpa。根据德拜模型近似,由弹性常量计算德拜温度为489.6K,在高温下,热容接近杜隆-珀蒂极限。     

高压下3C SiC的电子结构、弹性与热力学性质

运用密度泛函理论的超软赝势平面波方法对3C SiC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0～100GPa范围内对3C SiC的电子结构与弹性进行了计算,结果表明晶体结构是稳定的,且带隙随着压强的增大而减小。然后利用准谐德拜模型研究了3C SiC在温度为0～2100K、压强为0～100GPa范围内的热力学性质,结果表明其等容热容、热膨胀系数及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。     

CaF2晶体弹性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CaF2晶体结构进行了几何优化,得到其晶格参数为0.548 0 nm。在优化结构的基础上计算了零温零压下的弹性常数,得到C11=154.4 GPa、C12=38.2 GPa、C44=29.9 GPa及体弹性模量B0=76.9 Gpa。根据德拜模型近似,由弹性常量计算德拜温度为489.6K,在高温下,热容接近杜隆-珀蒂极限。