基于第一性原理的Mg2Sn和Mg2Ge半导体热力学性质研究

目的 计算Mg2Sn和Mg2Ge半导体热力学性质.方法 采用基于第一性原理的赝势平面波方法.结果 计算了Mg2Sn和Mg2Ge的等容比热、德拜温度等热力学性质并确定了声子色散曲线,计算结果可以和实验值很好的符合.结论 采用第一性原理研究材料的宏观和微观性质是合理可信的计算方法.     

ReB2 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.     

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。     

高压下ZrB2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ZrB2的基本参数,包括晶格常数、体弹模量、体弹模量对压强的一阶导数,同时通过准谐德拜模型研究了ZrB2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,发现热容随着压强增加而减小,德拜温度随压强增加而增加.     

CrN弹性和热力学性质的第一性原理研究

本文采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了立方相CrN平衡态的结构和弹性性质,计算结果与已有的实验值和理论值符合较好.首次利用准谐德拜模型计算了CrN的热力学性质,得到了不同温度下,CrN的体积随压强的变化关系,以及德拜温度、摩尔热容量、熵和内能随压强及温度的变化关系.     

第一性原理研究Pmmm-Al2Ti的结构、电子性质和热传输性质

运用第一原理方法和粒子群优化算法预测了一个新的Al_2Ti亚稳相,其具有正交结构和Pmmm空间群,并满足动力学和弹性稳定性要求.电子结构分析发现Al-Ti共价键、Al的sp2杂化和金属键共同存在于Pmmm-Al_2Ti中,这将有助于增强其高温强度.与r-Al_2Ti和h-Al_2Ti相比,Pmmm-Al_2Ti的延性较好.Pmmm-Al_2Ti呈现出明显的力学各向异性,其杨氏模量最大值出现在[110]晶轴方向.室温下Pmmm-Al_2Ti的晶格热导率呈现各向异性,沿[100]晶轴方向的晶格热导率比[010]和[001]方向的晶格热导率分别高2.6和1.4倍.此外,还发现声光耦合对于Pmmm-Al_2Ti的热导率有重要作用.该研究有助于进一步增加对TiAl亚稳相的结构、电子性质、力学性质和热传输性质的认识.     

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。     

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.     

立方ScN、GaN的结构和高温热力学性质的第一性原理研究

通过第一性原理计算了ScN和GaN立方氯化钠相的结构、声子及高温热力学性质;并采用超胞方法计算声子态密度,通过准谐近似计算得到了ScN和GaN的热膨胀系数、热熔及熵值随温度的变化关系,所得结果与现有实验值符合较好.     

ZrN的力学和热力学性质的第一性原理

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,研究了fcc-ZrN的平衡态性质、不同压力下的弹性性质及热力学性质.通过对焓压关系、弹性性质的分析,推测fcc结构到bcc结构ZrN的相变发生在208~220GPa之间.进一步分析了fcc-ZrN在不同压力下力学的各向异性,得到了压力对ZrN力学性质的影响关系.计算分析了fcc-ZrN的热力学性质.研究结果表明:力学各向同性随压力增大明显减弱;一定温度下,热容随压力增加而减小;德拜温度随着压力增加而增大;低压区温度影响较大,高压区压力影响较大.     

CaSiO3钙钛矿弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛甬理论的平面波赝势方法的第一性原理计算,研究了高温高压下CaSiO3钙钛矿的弹性性质.研究表明:高压下CaSiO3钙钛矿的绝热弹性模量与最新的实验和理论结果吻合得很好,弹性各向异性开始随着压强的增加快速下降;随着压强的逐渐增大,在高压下下降逐渐变得平缓.     

ReB2电子结构性质的第一性原理计算

利用全势线性缀加平面波方法计算ReB2的体模量、价电荷态密度、电子能带结构和电子态密度.计算发现当取B’0=4时,局域密度近似（LDA）考虑自旋轨道耦合（SOC）得到的体模量为360 GPa,与实验值吻合的很好.电子能带结构表明ReB2具有特殊的金属特性,LDA＋ SOC计算结果发现几乎所有能带沿L-H-A方向发生分裂.价电荷态密度和电子态密度结果表明Re-d和B-p态之间存在强的杂化,形成Re-B共价键,这类共价键是ReB2具有高硬度的主要原因.     

SiC相变和热动力学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛涵理论的全势能线性糕模轨函法计算了闪锌矿(ZB)和岩盐(RS)结构的SiC的相变和热动力学性质.结果发现SiC从ZB结构到RS结构的相变压力为55.9GPa,与其他计算结果一致.通过实验测得SiC在高温高压条件下的性质存在较大困难,因此基于准谐德拜模型本文研究了ZB结构和RS结构的热动力学性质,并且成功得到了相对体积V/V_0随压强P,热膨胀系数随温度T,德拜温度■和热容Cv随压强,以及热容随温度的变化关系,其中相对体积V/V_0随压强P的变化关系与实验结果吻合的较好.     

用第一性原理计算六角BC2N的光学性质

基于采用密度泛函理论详细计算了六角化合物BC2N的光学性质,包括介电函数、折射指数、吸收、能量损失谱、反射,计算结果表明:六角化合物BC2N的光学性质与c-BN的光学性质相似.     

无序 FCC TixAl(1-x)合金的电子结构和热力学性质

应用合金系统科学(SSA)框架,确定FCC Ti-Al合金系结构参数和性质及相应特征晶体的基本信息;在FCC Ti-Al系中,通过SSA框架计算得到Ti和Al特征原子序列的电子结构和性质;确定新的Gibbs能函数与结构参数和性质能紧密关联。研究结果表明,应用特征原子排列设计可设计无序和有序合金,它们的电子结构、晶格常数、物理性质和热力学性质随成分的变化都可由此求得。     

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。