高压下H_2S结构相变的计算研究

采用不同的第一性原理方法计算H_2S在140~160GPa的3个稳定结构P-1,C2/m,Cmca的形成焓,发现这3个结构的形成焓非常接近,平均每个原子的焓差不足2meV,基本具有同样的热力学稳定性,表明硫化氢在这段压强内可能会存在多相共存。在此基础上研究了P-1结构转变到C2/m结构和C2/m结构转变到Cmca结构的相变结构和相变势垒。发现P-1结构到C2/m结构的相变只是H3原子位置的变化,其相变势垒只有0.02meV,表明H3原子在P-1结构和C2/m结构相变时H3原子可以自由的波动,P-1结构相变到C2/m结构非常容易,可能存在着质子的量子隧穿效应。通过扭曲H4S6单元模拟C2/m结构到Cmca结构的相变过程,其势垒与P-1结构到C2/m结构的势垒相比,C2/m结构通过这种方式转变到Cmca结构所需的相变势垒相对较高,值约为每一个H2S单元250meV。