两种传压介质下氟化锶的高压相变研究

采用高压拉曼实验技术和高压同步辐射技术对氟化锶的高压相变及卸压过程进行研究.两种传压介质下的高压拉曼和高压同步辐射实验结果表明,氟化锶在5~6 GPa会发生由立方相到正交相的结构相变.在卸压过程中相变具有较强的滞后性,这是由氟化锶的自身属性决定的,与实验选择的传压介质无关.当样品卸至常压后,当氟化锶内部的残余应力完全释放后其相变是可逆的.该结果为进一步研究其它碱土金属氟化物的高压相变和物理性质提供了重要的实验依据.     

稀土掺杂氮化铝稀磁半导体纳米颗粒的高压相变研究

利用金刚石对顶砧和原位角散高压同步辐射X射线衍射技术,对电弧法制备的、稀土元素钪和钇掺杂的氮化铝(AlN)纳米颗粒进行了最高压力分别为51.29 GPa和33.80 GPa的高压相变研究.实验结果表明:钪和钇掺杂的AlN分别在压力为20.09 GPa和19.70 GPa时发生由六方纤锌矿结构向立方岩盐矿结构的转变,在压力分别为28.12 GPa和28.60 GPa时完全转变为立方岩盐矿结构;卸压后,岩盐矿结构保留下来,相变过程不可逆.通过对比研究我们发现,相同制备条件、相同形貌和尺寸的两个样品的相变点较之AlN纳米线均有所降低,高于AlN纳米晶,接近于AlN体材料,相变开始到结束的时间间隔缩短.对比两个实验结果,掺杂具有大离子半径的钇的样品相变点低于掺杂离子半径较小的钪的样品.结合原位角散高压X射线衍射研究结果,我们认为掺杂引起相变点降低是由于掺杂后引入的杂质离子及其诱导产生的铝空位导致AlN晶格结构畸变进而降低了掺杂AlN晶体结构的稳定性.     

LiMn2O4的高压结构相变和状态方程研究

在金刚石对顶砧中,利用原位高压同步辐射X射线衍射和密度泛函理论,研究了高锰酸锂(LiMn2O4)在高压室温下的结构相变和状态方程.研究结果显示:由立方结构到四方结构的结构相变发生在10.7 GPa,并且四方结构保持到实验的最高压力27.4 GPa.实验数据得出立方结构的体弹模量及其一阶导数分别为102.2(3.6)GP...     

MoO_3高压电输运性能研究

利用DAC原位测量技术,研究了Mo O3电阻率和高压阻抗随压力的变化规律.电阻率在10.6 GPa和20.8 GPa时出现不连续变化,对应着Mo O3由正交相到单斜相(P21/m)再到单斜相(P21/c)的结构相变.压力低于10.6 GPa时,电阻率随着压力的增大而减少;单斜相(P21/m)的电阻率随压力增加而增加;压力高于20.8GPa时,电阻率随压力增加而减小.通过拟合复阻抗谱,得到了晶粒电阻随压力的变化规律.晶粒电阻在10.6GPa出现不连续变化,对应着Mo O3由正交相到单斜相(P21/m)的结构相变.正交相晶粒电阻随着压力的增大而减少.     

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23...     

稀土掺杂氟化物纳米晶体的合成机理和光谱特性

用水热法合成了稀土掺杂的立方相、六方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋纳米晶体.从立方相到六方相NaYF4：Eu3＋仅仅通过改变前驱物的浓度来实现,而改变RE3＋/NaF的比例,则得到正交相YF3：Eu3＋纳米晶体.通过分析XRD,TEM和荧光探针离子Eu3＋的荧光发射谱,详细研究了前驱物浓度控制的纳米晶体的生长机理,并用光谱学手段评价了结晶的好坏.为了进一步完善结晶程度和除去纳米晶体表面的羟基团,将立方相、六方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋纳米晶体退火处理,发现六方相NaYF4：Eu3＋结构是一种热力学稳定相,而立方相NaYF4：Eu3＋和正交相YF3：Eu3＋则容易相变为YOF：Eu3＋,退火之后的样品均表现出一定程度的团聚.将Tb3＋离子掺杂于3种氟化物基质中,研究其荧光特性,发现在YF3：Tb3＋纳米晶体中,晶场劈裂明显,甚至在室温下,可以清晰的观察到斯托克斯劈裂.这进一步揭示了减少NaF的量,可以有效地控制生长速率,导致结晶发育良好.     

高压下AlN纳米带的Raman光谱特性

利用原位高压Raman技术, 在0~29.83 GPa内研究AlN纳米带的高压相变, 并计算各振动模式与压力间的关系及压力系数和Grüneisen常数. 结果表明: 当压力约为17.34 GPa时, 晶体由六角纤锌矿结构向立方岩盐矿结构转变, 在21.28 GPa时相变结束; 在相变过程中观察到岩盐矿结构AlN晶体的Raman散射信号, 确定岩盐矿结构AlN晶体的Raman散射信号来自岩盐矿结构的无序声子散射.     

高压下AlN纳米带的Raman光谱特性

利用原位高压Raman技术,在0~29.83GPa内研究AlN纳米带的高压相变,并计算各振动模式与压力间的关系及压力系数和Grüneisen常数.结果表明:当压力约为17.34GPa时,晶体由六角纤锌矿结构向立方岩盐矿结构转变,在21.28GPa时相变结束;在相变过程中观察到岩盐矿结构AlN晶体的Raman散射信号,确定岩盐矿结构AlN晶体的Raman散射信号来自岩盐矿结构的无序声子散射.     

钇在高压下的弹性性质和相稳定性研究

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对钇的3种结构相(体心立方bcc、面心立方fcc和六角密排堆积hcp)的总能和电子结构进行计算,得到了hcp结构的状态方程、价电子分布情况以及各种相在不同压力下的弹性常数和体模量,结果表明理论计算与实验值吻合得很好,比用局域密度近似(LDA)方法有了很大的改善.此外,还发现hcp相在加压到40GPa时发生相变,fcc是稳定的相.     

锆酸锶材料能带结构的第一性原理研究

采用广义梯度近似下的密度泛函理论的全势线性缀加平面波方法,精确计算了钙钛矿材料SrZrO3立方相、正交相的电子结构.计算结果表明,SrZrO3立方相、正交相都是直接带隙,对带隙起主要作用的是Zr的4d态和O的2p态,它们的大小分别为3.53,3.72 eV.SrZrO3由立方相到正交相时Sr—O和Zr—O之间的杂化增强,间接增强了ZrO6八面体的畸变,降低了体系的总能量,有利于正交相的稳定.     

TiH2储氢材料的第一性原理研究

本文通过第一性原理研究了钛氢化合物的电子结构,高压结构相变性质,文中系统的探讨了TiH2的三个结构:面心立方结构,体心四方结构,正交PbCl2结构,计算得到体心四方结构是TiH2的基态稳定相,预测了TiH2的新相:正交PbCl2结构,而且计算了从体心四方到正交PbCl2结构的相变压力约为55GPa。     

高压下Th2N2S的结构相变:第一性原理计算研究

基于第一性原理计算和粒子群优化算法,研究了Th₂N₂S在0～200 GPa压强范围内的晶体结构和物理性质.研究结果成功再现了常压下的实验相:■相,同时预测了2个高压下的新结构,即I4/mmm相和Cmmm相.确定了一系列由压强诱导的结构相变序列:由■.相转变为I4/mmm相,然后转变为Cmmm,相应的相变压强分别为4.8.2 GPa和156.2 GPa.Th₂N₂S材料声子色散曲线及弹性常数的.结果表明,Th₂N₂S的3相是动力学和力学稳定的.力学性质的计算结果表明,■相、I4/mmm相和Cmmm相均为韧性材料,其中,Cmmm相的各向异性程度是3相中最大的.电子结构的计算表明,■相到I4/mmm相的相变是一个半导体-金属相变.     

高压下晶界对BaTiO_3纳米晶电输运行为的影响（英文）

利用金刚石对顶砧装置,测量了BaTiO_3纳米晶高压下(最高压力达35GPa)的交流阻抗谱.给出了晶粒和晶界各自对电输运性质的贡献.在高压相,晶界对总的电输运性质起主导作用.三个结构相晶界电阻的差异源于结构相变引起的晶界微结构重组.     

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...     

PbZr0.52Ti0.48O3的高压合成

研究使用2种原料进行PbZr_0.52Ti_0.48O₃的高压合成. 实验结果表明, 以PbO,ZrO₂和TiO₂(1:0.52∶0.48)为原料, 在1.5 GPa和3.6 GPa压力, 880~1 061 ℃条件下主要形成PbTiO₃, ZrO₂和Pb三相混合物, 仅在880 ℃附近有少量锆钛酸铅(PZT)相生成. 以Zr_0.52Ti_0.48O₂为B位先驱体, 与PbO混合后进行高压高温合成, 在1.5 GPa, 710~812 ℃条件下形成PbZr_0.52Ti_0.48O₃相, 未发现PbTiO3相. 对高压高温（1.5 GPa, 812 ℃）合成的PbZr_0.52Ti_0.48O₃样品进行变温拉曼测量, 在245 ℃时, 未发生结构相变; 在420 ℃时, 拉曼谱只有177.5,257.7,517 cm^-13个峰, 其结构由铁电相转变为立方顺电相, 因此高压合成的PbZr_0.52Ti_0.48O₃居里温度在420 ℃以下.      

单晶铪相变及力学性质的第一性原理研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法分别研究了高压下Hf的结构相变、电子结构和弹性性质。分析表明,Hf的六角密排α相在常温常压下比较稳定,但是随着压强增至18.77GPa,α相会相变为另外一种六角结构ω相,当压强增大至67.23GPa时,ω相又相变为体心立方β相。电子结构计算表明三种结构都呈现金属性,且5d轨道电子对其导电性能起主导作用。此外,研究还发现Hf在ω结构下,费米能级处的态密度随着压强的增加而增大。α-Hf的弹性常数、弹性模量、弹性波速等力学性能随着压强的增加有很明显的强化效应。     

压力下钒发生相变的第一性原理计算

利用投影缀加波方法对金属钒加压至400 GPa左右的结构相变过程进行了第一性原理研究. 计算了相变中的热力学转变压力和失稳转变压力, 并对相变前后的电子性质进行了研究. 结果表明: 钒在低压下为体心立方结构, 随着压力增大转变为菱方结构, 压力继续增大最后又重新转变为体心立方结构. 热力学计算得到的BCC→rhu(α>109.47°)→rhl(α<109.47°)→BCC三次转变压力分别为27,104和310 GPa. 利用剪切弹性常数C44计算得到的2次失稳压力分别为52和255 GPa. 能带计算表明, 在加压过程中高对称点Γ处靠近费米能级的能带由低压下的非电子占据态变为高压下的占据态, 而费米能级以上的电子态密度计算可见明显的s,p-d带间电子迁移现象.     

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.     

难熔金属钽、钼、钨的高温高压状态方程及声速的第一性原理研究

难熔金属的高压熔化曲线在动-静高压实验之间存在巨大争议,而在发生冲击熔化之前是否存在固-固相变是目前的研究热点问题.本文以3种典型难熔金属钽、钼、钨为例,通过第一性原理晶格动力学方法,计算了钽、钼、钨的声子色散曲线.采用准谐近似的方法,获得了Hugoniot状态方程以及Hugoniot声速.对于钽和钨的声速计算表明,其基态体心立方结构在高压下一直保持其稳定性;而钼的晶格动力学计算表明其基态结构的稳定性在高压下消失,而钼的Hugoniot声速在175–275GPa区域内发生了拐折,这一结果证实了冲击波实验中对于钼的声速测量的结果:在210GPa压力附近声速发生间断.     

粒度对TiO2冲击相变的影响

采用高爆炸药爆轰驱动飞片撞击处理TiO₂和铜粉混合压装块体,前体选用60 nm和1.5 μm的金红石相二氧化钛（Rutile）,研究粒度对于冲击相变的影响.利用X射线衍射仪,拉曼光谱,SEM对回收产物进行表征.结果表明,在50 GPa,2 000 K的冲击条件下,两种粒度都发生了金红石相向Srilankite高压相的相变,微米级高压相转化率高达93%,SEM显示为0.5~2.0 μm的椭球形颗粒,高于纳米级转化率45%,证实了二氧化钛冲击相变过程中,粒度越大,越有利于高压相的暴露和截留.