新型超硬材料R3m-BC2N的弹性及其各向异性的研究

本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法首先计算了R3m-BC2N的弹性普适各向异性指数A^U及各向异性分数比AB，AG，表明R3m-BC2N是弹性各向异性材料．然后研究了不同晶向上的拉伸与剪切的应力应变曲线．由于其各向异性，在[1000]和[0001]晶向上R3m-BC2N显脆性，而在（O001）[0010]晶向上材料具有较强的韧性．接着利用声学波速计算得到传播方向为[0001]，（0001）上的热导率，显示了此材料的热导率各向异性．最后计算其电子结构，得到其禁带宽度为3．756eV．综上，所有研究都为实验合成R3m—BC2N提供了一定的理论基础．     

新型超硬材料R3m-BC2N的弹性及其各向异性的研究

本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法首先计算了R3m-BC2N的弹性普适各向异性指数AU及各向异性分数比AB,AG,表明R3m-BC2N是弹性各向异性材料.然后研究了不同晶向上的拉伸与剪切的应力应变曲线.由于其各向异性,在[1000]和[0001]晶向上R3m-BC2N显脆性,而在(0001)[0010]晶向上材料具有较强的韧性.接着利用声学波速计算得到传播方向为[0001],(0001)上的热导率,显示了此材料的热导率各向异性.最后计算其电子结构,得到其禁带宽度为3.756eV.综上,所有研究都为实验合成R3m-BC2N提供了一定的理论基础.     

长周期相Al_5Ti_3和r-Al_2Ti的弹性各向异性及声子聚焦

为了系统研究四角长周期相Al_5Ti_3和r-Al_2Ti的弹性各向异性及声子聚焦,采用第一性原理计算,并对表征弹性各向异性的数值参数及三维图形、慢度表面和群速度表面进行研究。压缩和剪切的百分比各向异性、最大与最小剪切波速的平方比、"普适弹性各向异性指数"以及弹性模量的三维空间图形表明,Al_5Ti_3和r-Al_2Ti是各向异性的,而且Al_5Ti_3的各向异性更为显著。三个声子模式慢度表面的拓扑结构及曲率表明,纵向声子并不会产生焦散线,而两个横波慢度表面则具有焦散线,慢横波慢度表面尤为明显。慢度表面和群速度表面都呈现为非球形,其中,慢横波模式的各向异性最为明显,快横波模式次之,纵波模式具有最小的各向异性。弹性模量、慢度表面和群速度表面的平面投影图表明,在ab平面r-Al_2Ti比Al_5Ti_3的各向异性更为显著,而在bc平面则是Al_5Ti_3的各向异性更加明显。     

高压下氢化钠弹性和热力学性质的理论研究

本文采用密度泛函理论的赝势平面波方法,对NaH从B1到B2相的相变和这两种相的弹性进行了理论研究.其结果（弹性常数cij、体变模量BS 和剪切模量G）与已有的实验及理论结果吻合较好.与此同时,我们首次得到了不同压力下泊松关系、德拜温度、横（纵）波弹性波速与压强的变化关系.     

超硬材料bc-B_nCN(n=1,2,4)的弹性、硬度及其各向异性

本文基于密度泛函理论的第一性原理,分别运用平面波超软赝势和模守恒赝势,选用局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)势场计算了所选3种结构bc-BnCN(n=1,2,4)的弹性和硬度,并分析了它们的弹性各向异性和塑性各向异性各自的差异.结果表明,3种结构在热学和力学上均稳定.能量计算结果显示,B含量最低的bc-BCN形成焓和结合能绝对值最大,结构最稳定,起因于它含有较多能量相对较低的B—N,B—C,C—N键及最少的B—B键.该3种晶体的弹性模量和硬度分析表明,随着B原子数的增多,弹性模量和硬度逐渐减小.根据对普适弹性各向异性指数AU,弹性模量各向异性分数比AB,AG,以及剪切模量各向异性因子A1,A2和A3的计算,分析了3种结构的弹性各向异性,结果表明bc-BCN具有优于c-BN的各向异性性能.通过对这3种结构进行拉伸和剪切模拟得到理想应力-应变曲线,发现其形变过程也呈现出各向异性,指明了不同结构的易屈服面及滑移方向且bc-BCN是3种bc-BnCN(n=1,2,4)中最易合成和最适合应用的超硬材料.     

高温高压下3C-SiC的结构和弹性性质计算

文章利用第一性原理非局域超软赝势密度泛函理论研究了3C-SiC的结构,其零温零压下的晶格常数、体弹模量及其对压强的一阶导数,计算结果与实验值和其它理论计算结果相符合。并结合准谐德拜模型,得到了不同温度和压强下的弹性常数,发现弹性常数随压强的增加而增加,随温度的增加而减小;由弹性常数出发计算出了不同温度和压强下的绝热体弹模量BS、剪切模量G、弹性各向异性A、偏差δ等一系列表征物质弹性性质的物理量。     

高压下c-Zr_3N_4弹性性质和热力学性质的第一性原理研究

利用平面波赝势密度泛函理论方法研究了高压下c-Zr3N4的结构性质和弹性性质,由此获得了c-Zr3N4在高压下的体弹模量、杨氏模量、剪切模量和泊松比等力学性质.高压弹性常数计算结果表明,在小于50 GPa下,c-Zr3N4没有发生相变,是力学稳定的,而且各向异性因子计算表明其具有弹性各向异性.此外,高压下c-Zr3N4的B/G计算结果表明,在此压强范围内,c-Zr3N4具有较好的延展性.最后利用准谐德拜模型研究了c-Zr3N4的热动力学性质,得到了其高压下的热容、德拜温度和热膨胀系数等参数.研究c-Zr3N4在高压下的弹性性质和热动力学性质,对实验研究具有一定的参考价值.     

压强下TaB2力学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,在广义梯度近似下运用纯理论计算方法得到TaB2的晶格常数、弹性模量、切变模量和泊松比等力学参数,研究了TaB2在不同压强下的弹性常数、体弹模量和态密度.结果表明:随着压强的增加,TaB2的弹性常数和体弹模量随之增加,而相对晶格常数和相对体积则随着压强的增加而减小;在一定压强下,TaB2沿着c轴方向的压缩性要比a轴方向的大.依据Bardeen-Cooper-Schrieffer超导理论,TaB2在其费米能级处的态密度值随着压强的增加而降低,说明它的超导转变温度Tc随着压强的增加而降低.     

MX(M=Fe,Ru,Co和Rh, X= Si和Ge) 合金化合物的热力学性质和硬度的第一性原理计算

基于第一性原理,利用赝势平面波法分析MX型合金化合物的结构性质、弹性性质和力学稳定性。计算得到的MSi/Ge的结构参数和形成焓与实验结果以及其他理论计算结果相吻合,结果表明MSi/Ge具有热力学稳定性且易于合成。计算得到了MX型合金化合物的弹性常数、体积模量、剪切模量、杨氏模量、弹性各向同性指标以及泊松比。基于弹性常数,得到了CoSi/Ge和RhSi/Ge的德拜温度-压强曲线。基于计算硬度的半经验模型,计算了该系列物质的硬度。其中,RhSi、FeGe和CoGe具有较高的弹性模量和较低的泊松比,具有成为超硬材料的潜质。     

MX(M=Fe、Ru、Co和Rh,X=Si和Ge)合金化合物的热力学性质和硬度的第一性原理计算

基于第一性原理,利用赝势平面波法计算得到了MX型合金化合物的结构性质、弹性性质和力学稳定性.计算得到的MSi/Ge的结构参数和形成焓与实验结果以及其他理论计算结果相吻合.结果表明,MSi/Ge具有热力学稳定性且易于合成.计算得到了了MX型合金化合物的弹性常数、体积模量、剪切模量、杨氏模量、弹性各向同性指标以及泊松比.基于弹性常数,得到了CoSi/Ge和RhSi/Ge的德拜温度-压强曲线.基于计算硬度的半经验模型,计算了该系列物质的硬度.其中,RhSi、FeGe和CoGe具有较高的硬度,较高的弹性模量和较低的泊松比,具有成为超硬材料的潜质.     

Be成分对BexZn1-xO合金晶体结构、弹性和电子性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,深入研究了Be成分对BexZn1 -xO合金(x=0.0,0.125,0.25,0.5,0.75,0.875,1.0)的晶体结构、弹性常数、弹性模量、各向异性以及泊松比的影响.计算得到的结构参数和弹性性质与现有的理论和实验结果一致.研究发现随着Be成分的增加,体弹模量、剪切模量和杨氏模量逐渐增大,而各向异性以及泊松比则缓慢减小.与BeO相比,ZnO展现了较低的各向异性,而且BexZn1-xO合金的各向异性度随着Be成分的增加而增加.在0≤x≤1的范围内,BexZn1-xO合金具有直接带隙特征,且带隙的弯曲参数b缓慢增加.     

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.     

第一原理研究氢化钾的相变和弹性(英文)

利用密度泛函的赝势平面波理论研究了KH的B1到B2相变和弹性.发现在4.02 GPa时,KH由B1相转变为B2相,同时获得了不同压力下弹性常数cij、体变模量BS和剪切模量G以及德拜温度ΘD.结果表明,随着压力增长弹性常数的变化与相变关系更为密切.     

四方晶相HfO2电子结构和弹性常数的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似(LDA)平面波超软赝势法,计算了四方晶相HfO2基态的电子结构和弹性系数矩阵.根据晶体场理论和分子轨道理论分析了四方晶相HfO2的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能很好吻合.计算得到四方晶相HfO2的弹性系数C11、C12、C13、C33、C44和C66分别为397.38、256.23、114.92、390.66、52.70和168.90GPa,体积模量为234.73(±5.51)GPa,在[100]和[001]方向上的杨氏模量分别为227.51 GPa和350.26 GPa.计算结果与其他文献值基本相符,这为四方晶相FfO2的实际应用提供了理论依据.     

二硼化钪硬度及高压下弹性性质的第一性原理研究

用密度泛函理论的局域密度近似和广义梯度近似下赝势平面波,得到了二硼化钪的电子结构、硬度及高压下弹性性质.从电子结构上看,二硼化钪的化学键是具有共价、离子及金属键性质的混合键.得到的弹性常数（Cij）、体弹模量（B）和剪切模量（G）与其它结果进行了比较;并得出德拜温度、线性压缩率及泊松比;用布居数计算得到硬度.     

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.     

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.     

P6m2-ReB3的高压物性研究

本文利用赝势平面波法计算了ReB3的三种晶体结构P(6)m2,P63/mmc及P3ml的结构属性.研究发现P(6)m2-ReB3是ReB3的基态相位.我们首次系统研究了高压下P(6)m2-ReB3的弹性常数、弹性各向异性、各种弹性模量及波速度等弹性特性,并且预测了P(6)m2-ReB3的韧脆性.此外,通过准谐德拜模型,我们还分析了P(6)m2-ReB3结构的德拜温度、标准化体积、体积模量、热膨胀系数及热容与压力或温度的依赖关系.     

二氮化铂高压结构相变,弹性和热力学性质的第一性原理计算（英文）

运用密度泛函理论广义梯度近似方法计算了PtN_2在莹石结构(C1),黄铁矿结构(C2),白铁矿结构(C18),CoSb_2结构,简单六角结构(SH),简单四角结构(ST)和层状结构(LS)的结构参数,弹性性质,电子结构和热力学性质.计算了平衡态晶格参数,体模量和它的一阶导数.计算得到人焓表明,最稳定的结构为C2结构,其他的为亚稳态结构.而在我们研究的压强范围内没有发生相变.C2结构的态密度表明它是一种具有1.5eV带隙的半导体.另外,我们还预测了杨氏模量,泊松比和各向异性因子.弹性常数,体模量,切变模量,横向声速和剪切声速随着压强的增大而单调增大.德拜温度,热膨胀系数和热容随压强增大而增大.     

Ba（Ti1-xHfx）O3的电子结构及光学性能的第一性原理研究

利用第一性原理赝势方法和剪刀近似操作计算了Ba（Ti 1-x Hf x ）O 3（x=0,0.125,0.5,0.75）的电子能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明,随着Hf掺杂量的增加,Ba（Ti1-xHfx）O3结构发生扭曲的程度越来越严重,导致带隙发生变化,介电常数减小,降低了Ba（Ti 1-x Hf x ）O 3的绝缘性能,反射率有了很大程度的变化,折射率也在降低,这使Ba（Ti 1-x Hf x ）O 3在制作光学元器件时扩大了使用范围.