ZnSe高压物性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了ZnSe的三种结构岩盐结构(RS)、闪锌矿结构(ZB)及六方纤锌矿结构(WZ)的结构性质.通过等焓原理得到ZnSe从ZB结构转变为RS结构的相变压强约为15.5GPa,与实验值符合得比较好.计算出ZnSe在不同压强下ZB结构的弹性常数,通过准谐德拜模型得到不同温度下ZB结构的热膨胀系数与压强的关系等热力学性质.     

高压下NaI弹性常数与声速的第一性原理计算

利用第一性原理平面波赝势密度泛函理论计算了碘化B1B33结构的弹性性质,计算了给定压强下能量最低构型然后利用胡克定律计算了弹性常数和体模量B. 第一性原理方法较其它方法的计算结果能与实验更好的吻合,并且利用该方法首次在不同压强下计算了碘化钠B1和B33结构的几个主要传播方向上的声速.     

金属元素镁高压属性的第一性原理研究

通过第一性原理计算方法,研究了金属元素镁在高压下的电子属性。电子性质的计算指出,镁的三个高压结构体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和简单六角（sh）都是金属相结构,但其金属性比常压结构六角密堆（hcp）弱;通过与镁常压电子结构比较可知,d带贡献的增加以及p-d杂化的增强可能是高压下镁金属性降低的一个原因。镁高压fcc和sh结构的电子局域函数（ELF）通过与常压hcp结构以及高压fcc、sh结构的ELF比较,发现镁的这两个高压结构的价电子被高度排挤到晶格间隙区域,这一特殊现象与其他碱金属和碱土金属元素锂、钠、钾以及钙相似。     

元素氯高压属性的第一性原理研究

应用第一性原理密度泛函理论,研究了元素氯在高压下的属性.电子能带的计算结果指出,在130GPa氯元素从常压的绝缘体结构转变为了高压下的金属结构,发生了金属化,此转变是由能带交叠引起的,此时氯的分子相并没有发生结构相变.结构定标法则也指出氯的金属化压力接近130GPa.电子局域函数清晰地显示出了电子局域的变化情况;高于130GPa时,分子周围的电子向分子间的位置发生转移,使得此结构显现出金属性.通过综合分析弹性常数随压力的变化情况可知,氯金属化是与压力大于130GPa时弹性常数C55的软化有关.     

SrCl2晶体高压结构转变的第一性原理计算

利用基于密度泛函的第一性原理, 计算SrCl2压致结构转变的压力. 结果表明： SrCl₂在2.1 GPa处发生第一个压致结构转变, 由萤石结构（空间群Fm3m）转变为正交结构（空间群Pnma）; 在65.7 GPa处发生第二个压致结构转变, 由正交结构转变为六角结构（空间群P6₃/mmc）; 两个压致结构转变均发生体积突变, 分别为4.7%和0.2%, 均属于一级相变.     

高压下Si的结构转变与弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函的第一性原理,计算了在压力作用下Si的结构相变和弹性性质。晶胞总能的计算结果表明,Si在11.7 GPa压力下发生了从立方金刚石结构（Si-Ⅰ）到四方结构（Si-Ⅱ）的转变。能带结构和态密度的计算结果显示,Si-Ⅰ是具有间接带隙的半导体,带隙为0.71 eV,Si-Ⅱ呈现金属的能带结构特性;Si-Ⅰ和Si-Ⅱ费米面附近的能带结构主要来自于2p电子的贡献。高压下Si-Ⅰ的弹性系数计算结果表明,弹性系数C11,C12和C44均随压力的增加呈现线性增大的规律。     

高压下Ge的结构转变及弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算在压力作用下Ge的结构转变、能带结构、电子态密度和弹性性质.结果表明:在9.0GPa压力点,Ge发生了从立方金刚石结构(Ge-Ⅰ)到β-Sn结构(Ge-Ⅱ)的一级结构相变;材料的导电性能由半导体转变为导体;Ge-Ⅰ的弹性常数随压力线性增加。     

在高压下CrB4 的结构和电子性质的第一性原理计算

该论文对新合成超硬材料CrB4 的结构和电子性质从0 GPa到100 GPa的压力范围内,采用密度泛函理论下的第一性原理计算进行了详细的理论研究. 在零压力下的结果与现有的理论和实验值吻合得很好. 计算了CrB4 的结构,键长,B–B、Cr–B键的Mulliken重叠布居,态密度（DOS）和PDOS等随压力的依赖,并进行了讨论. 计算出的结构性质随压力的依赖表明,结构参数和CrB4 共价键对压力不敏感,有力地支持了CrB4化合物的高硬度是来自于B–B笼这一特点.     

Li3S和Li2S高压结构与超导电性的第一性原理计算

采用第一性原理方法研究Li₃S和Li₂S在0~50 GPa下的晶体结构、 电子性质与超导电性. 结果表明： 当压力高于16 GPa时, Li₃S由Li₂S和Li单质合成, 其高压相变序列为P6₃/m→P6₃/mmc→Pm-3m; Li₃S呈金属性, 但其电声相互作用较弱, 不是超导体; 预测的Li₂S的高压相变序列与已有结果相符, 在50 GPa下的Li₂S仍未实现金属化.     

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.     

第一性原理研究高温高压下TiB2的物理性质

采用第一原理方法计算TiB_2在高温高压下的物理性质.对结构参数、弹性常数、体积模量、能带结构、声子色散、热力学性质等进行了密度泛函理论计算.计算结果与其他实验和理论计算值吻合较好.通过对E-V曲线、声子色散曲线和态密度(DOS)的分析,证明TiB_2是机械稳定的.用B/G和泊松比的两种方法判断TiB_2为脆性材料.在准谐振德拜模型的基础上,计算分析了德拜温度Θ和热膨胀系数对温度和压强的依赖.并从不同压强下定容比热容随温度变化的曲线图中得出,在T=1300 K以后,c_V无限靠近Dulong-Petit极限.通过分析电子态密度,发现TiB_2具有金属性,并且随着压强的增大费米能级处峰值降低,赝能隙变宽,非局域化加大,共价键作用增强,从而也证明了晶体结构的稳定性.     

氯化钠结构相变和弹性性质的第一原理计算

基于第一性原理平面波赝势密度泛函方法，研究了NaCl的高压结构相变和弹性性质．计算结果表明，在零温下NaCl从B1结构到B2结构的相变压强为29．7GPa,这与实验值和其它的理论计算结果符合的很好．利用准谐德拜模型，讨论了NaCl在0-70GPa范围内下的德拜温度θ、压缩波速度Vp和剪切波速度Vs．     

高压下MgB2的电子结构的第一性原理计算

我们利用基于密度泛函理论框架下的广义梯度近似,结合全势(线性)缀加平面波方法,研究了高压下MgB2的电子结构,得到了几种压强下MgB2的电子能带结构.发现在Г点б带和π带随着压强的增大逐渐靠拢;体积的减小使价带带宽增大,而c/a的减小对这一变化没有贡献.     

高压下ZnSiP_2振动性质和光学性质的第一性原理研究

为探究不同压强奈件对ZnSiP_2晶体结构、振动性质和光学性质的影响,基于第一性原理计算方法,根据因子群分析理论对ZnSiP_2晶体的振动模式进行归类,并通过计算偶极距得到不同压强下ZnSiP_2晶体的红外光谱图.此外,基于介电函数的实部和虚部对不同压强下ZnSiP_2晶体的光学性质进行计算.结果表明:ZnSiP_2晶体共有24个振动模,其中3个为声学模,其他为光学模,计算所得拉曼振动模与实验数据吻合良好;随着压强的增加,多数红外振动模的峰位向高频区域移动;ZnSiP_2晶体各向异性非常明显,随着压强的增加,介电函数实部和虚部曲线均向高能区域移动,且顶峰所对应能量有所增大;计算所得静新射率的平方近似于静介电常数,与理论公式符合良好;ZnSiP_2晶体折射率、反射率、吸收系数和能量损失函数曲线均随压强的升高向光子能量增大的方向移动.研究说明施加压强是调制ZnSiP_2晶体电子结构、改变其光学性质的有效手段     

高压下BCC金属钨和钼力学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了体心立方金属钨和钼的体积、弹性常数、弹性模量、声子色散曲线以及广义层错能在0~100GPa压强下随压强的变化关系,并讨论了高压下两种材料的力学结构稳定性以及高压对材料韧脆性和剪切形变难易程度的影响.首先,通过0~100GPa压强下的弹性常数发现,两种材料在不同压强下的弹性常数皆满足材料力学稳定性的判定条件,而且两种材料在100GPa下的声子色散曲线中并没有出现虚频,因此两种材料的结构在0~100GPa压强下都是力学稳定的.此外,通过研究不同压强下体模量与剪切模量的比值B/G发现,两种材料的韧性随压强的增加而增强,并且Mo的韧性强于W.最后,通过研究两种材料的广义层错能、沿111密排方向的剪切模量G111以及材料的各向异性比A发现,随着压强增加,广义层错能和G111逐渐增大,A整体趋于1,这说明高压会使得111密排方向的剪切形变变得困难,而且同时也削弱了材料的各向异性.     

半休氏勒合金LiMgAs结构和热力学性质的第一性原理计算

本文利用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了Half-Heusler合金LiMgAs的结构性质以及热力学性质.所计算的晶格常数、弹性模量以及弹性模量对压强的导数均与实验及其他理论值相吻合.本文还计算了α、β和γ三种相的LiMgAs声子频率,发现没有虚频的α-LiMgAs热力学结构稳定,其他两相均有虚频,不稳定.本文通过准谐德拜模型,研究并获得了不同温度0～1500 K和不同压强0～70 GPa下的热膨胀系数、热容、熵、德拜温度和Grüneisen参数.我们发现,热膨胀系数、热容、熵和Grüneisen参数随温度的增加而增加,随压强的增加而减小;而温度和压强对德拜温度和弹性模量的影响和对上面其他物理量的影响恰好相反.另外,当温度高于1000 K时,热容值变化很小,遵循Dulong-Petit定律.