闪锌矿相GaN热容和格林爱森参数

利用壳层模型分子动力学方法，在高温高压条件下对闪锌矿相GaN的压力体积关系、定压和定容热容及格林爱森参数进行了比较研究，其中Ga-Ga、Ga-N和N-N三组离子对间的相互作用通过极化势模型来描述，即出于对半导体材料GaN离子特性的考虑而分别给予Ga离子和N离子以两组不同大小的电荷．结果表明计算得到的环境条件下的热力学参数和最近的其他理论结果吻合，同第一性原理计算结果比较，定容热容在低温下的差别可以用来解释不同方法所采用的不同近似机制．最后在300?2000 K和0?40 GPa条件下，对闪锌矿相GaN的物理特性做了总结．     

高温高压下NaCl热力学特性的分子动力学模拟

欲了解固体物理和地球内部特征就要弄清固体在高温高压的热力学特性，而碱金属卤化物的研究有利于在实验室难以接近的高温高压条件下建立金属氧化物的相转变模型。文中应用分子动力学方法模拟NaCl离子晶体的高压熔化、高温高压下热力学参数，如热容、等压体膨胀系数、等温体模量、Gruneisen参数等。     

岩盐结构氧化锌物态方程的分子动力学模拟

利用分子动力学方法和有效经验对势模型对ZnO岩盐结构高温高压下的物态方程进行了研究， 发现分子动力学方法得到的ZnO岩盐结构的摩尔体积(300?1273 K，3.2?10.4 GPa)和实验结果吻合；另外，基于经验势模型的可靠性预测了1373?2273 K和0? 50 GPa的ZnO岩盐结构的P-V -T关系，并利用相应的热力学公式拟合得到了ZnO岩盐结构常态下的线性热膨胀系数、等温体模量及其对压力的一阶导数等重要的热力学参量．     

高压下TiC的弹性、电子结构及热力学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平面波赝势方法 并结合准谐徳拜模型研究了NaCl结构的TiC在高压下的弹性性质、电子结构和热力学性质. 计算所得零温零压下的晶格常数、体弹模量及弹性常数与实验值符合得很好. 零温下弹性常数和弹性模量随压强增大而增大. 通过态密度和电荷密度的分析, Ti-C键随压强增大而增强. 运用准谐德拜模型, 成功计算了TiC在高温高压下的体弹模量、熵、热膨胀系数、徳拜温度、 Grüneisen参数和比热容. 结果表明压强对体弹模量、热膨胀系数和徳拜温度的影响大于温度对其的影响. 热容随着压强升高而减小, 在高温高压下, 热容接近Dulong-Petit极限.     

氟化镁高压萤石结构稳定性及热物性的数值模拟

氟化镁(Mg F2)是工业用途广泛的重要碱土金属氟化物,也是矿物质氟镁石的主要成分,相比于电子结构和光学特性的研究,人们从地球物理学的角度给予Mg F2高压热物性的研究明显不够,而组成地球下地幔矿物的高压熔化、热膨胀等热物性预测对理解地球的结构、动力学、演化及起源至关重要.本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过热力学、动力学、力学稳定性计算表明萤石结构为Mg F2高压结构,根据等焓原理,分别结合广义梯度近似和局域密度近似确定出了零温下Mg F2晶体从稳定金红石结构到高压萤石结构的相转变压力为19.26 GPa和18.15 GPa,且萤石结构至少稳定到135 GPa (相当于下地幔压力);利用基于有效势参数模型的经典分子动力学方法,通过模拟特定压力下Mg F2体系的摩尔体积、总能随温度的变化确认了Mg F2萤石结构在300—6000 K温度范围内的高温稳定性.在此基础上,考虑选用能够提高密堆固体平衡特性的交换相关泛函形式的广义梯度近似方法且结合准谐德拜模型,以及利用根据从头算HartreeFock方法获得的数据拟合得到的可靠经验势参数结合经典分子动力学方法,共同预测了萤石结构的Mg F2在300—1500 K和0—135 GPa的温度和压力范围内的体积热膨胀系数、等温体模量、热弹性参数等重要热力学参量.研究表明:Mg F2萤石结构基于体积热膨胀系数和等温体模量得到的热弹性参数并非物态方程研究中通常假定的常数,但在高温高压条件下,其值接近于常数.     

GaAs相变和热力学性质的密度泛函理论研究

利用平面波赝势密度泛函方法,对GaAs从闪锌矿结构到CsCl 结构的相变进行了理论研究.通过Birch-Murnaghan状态方程拟合闪锌矿结构GaAs的能量和体积,得到了GaAs的热力学性质.我们发现对 GaAs来说,闪锌矿结构通常比CsCl结构稳定,由闪锌矿结构到CsCl结构的相变压力在37.019 GPa左右.计算所得到的晶格常数、体弹模量及体弹模量对压强的一阶导数与实验值以及其他作者的计算值相符合.     

高压下AuCu3热动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研究了AuCu3的结构性质,得到了晶格常数a、体弹模量B0、体弹模量对压强的一阶导数B'0,计算结果与实验值相吻合.通过准谐德拜模型成功地获得了高温高压下Au-Cu3的状态方程、热膨胀系数、热容及德拜温度.     

闪锌矿GaN弹性性质、电子结构和光学性质外压力效应的理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似(GGA)下的RPBE和局域密度近似(LDA)的CA-PZ交换-关联泛函对闪锌矿结构的GaN在高压的性质进行了系统研究. 计算结果表明:弹性常数、体模量、杨氏模量和能隙都具有明显的外压力效应,计算结果与实验值和理论值很好的符合. 同时利用计算的能带结构和态密度系统分析了GaN的介电函数、折射率、反射率、吸收系数和能量损失函数等光学性质及其外压力效应. 分析结果为GaN的设计与应用提供了理论依据. 关键词： 第一性原理计算 电子结构 光学性质 闪锌矿GaN     

高压下AuCu3热动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研究了AuCu3的结构性质,得到了晶格常数a、体弹模量 、体弹模量对压强的一阶导数 ,计算结果与实验值相吻合。通过准谐德拜模型成功地获得了高温高压下AuCu3的状态方程、热膨胀系数、热容及德拜温度。     

高压下硫化钙的弹性和热力学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平面波赝势方法结合准谐德拜模型研究NaCl结构的CaS在高压下的弹性和热力学性质.计算得到的零温零压下的晶格常数、体弹模量与实验值符合得很好.弹性常数和弹性模量随着压强的增大而增大.压强对体弹模量和热膨胀系数的影响大于温度的影响.热容随压强的升高而降低,在高温下热容接近于Dulong-Petit极限.通过求解Gibbs自由能计算得到B1结构和B2结构CaS的相变压为36.61 GPa.     

First-principles investigation on the structural and elastic properties of cubic-Fe_2 TiAl under high pressures

The structural, elastic, and thermodynamic properties of cubic-Fe 2 TiAl under high temperatures and pressures are investigated by performing ab initio calculation and using the quasi-harmonic Debye model. Some ground state properties such as lattice constant, bulk modulus, pressure derivative of the bulk modulus, and elastic constants are in good agreement with the available experimental results and theoretical data. The thermodynamic properties of Fe 2 TiAl such as thermal expansion coefficient, Debye temperature, and heat capacity in ranges of 0 K-1200 K and 0 GPa-250 GPa are also obtained. The calculation results indicate that the heat capacities at different pressures all increase with temperature increasing and are close to the Dulong-Petit limit at higher temperatures, Debye temperature decreases with temperature increasing, and increases with pressure rising. The cubic-Fe 2 TiAl is stable mechanically under 250 GPa. Moreover, under lower pressure, thermal expansion coefficient rises rapidly with temperature increasing, and the increasing rate becomes slow at higher pressure.     

First-principles calculation of structural stability,lattice dynamic and thermodynamic properties of BeX (X = S,Se and Te) compounds under high pressure

The phase transitions, lattice dynamical and thermodynamic properties of BeS, BsSe and BeTe at high pressure have been investigated with the density functional theory. The calculated equilibrium structural parameters agree well with the available experimental and theoretical values. The phase transition pressures from the zinc-blende (ZB) to the nickel arsenide (NiAs) phase of these compounds are determined. The calculated phonon dispersion curves of these compounds in ZB phase at zero pressure do not show any anomaly or instability. Dynamically, the ZB phase of BeS, BeSe and BeTe is found to be stable near transition pressures P_T. Within the quasiharmonic approximation, the thermodynamic properties including the thermal expansion coefficient, heat capacity at constant volume, heat capacity at constant pressure and entropy are predicted.     

高压下Ti_2AlX(X=C,N)的结构、力学性能及热力学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究了压力对Ti_2AlC与Ti_2AlN结构、力学性能的影响.研究发现压力的增大会使体系的体积比降低,Ti_2AlC压缩性较Ti_2AlN好.力学性能研究发现,压力的增大使材料抵抗变形能力增强,体系的延展性有了很大的提升,当压力超过40 GPa后,Ti_2AlC与Ti_2AlN从脆性材料转变为延性材料,体模量与剪切模量的比值达到1.75,延展性有了很大的提升.通过准谐德拜模型,分析了压力与温度对Ti_2AlC与Ti_2AlN体模量、热容及热膨胀系数的影响.结果表明,随着温度的升高,Ti_2AlN与Ti_2AlC的体模量下降.定容热容与定压热容的变化趋势相同,但在高温下,定容热容遵循Dulong-Petit极限,温度对热容的影响效果较压力明显.温度与压力对Ti_2AlN与Ti_2AlC线膨胀系数的影响主要发生在低温区域.     

高压下钨弹性和热力学性质的第一性原理研究

本文利用密度泛函理论研究了高压下bcc结构钨的弹性和热力学性质,计算得到钨的晶格常数、体弹模量以及其对压强的一阶偏导与实验值符合较好;在常压下弹性常数计算值与实验值符合较好的基础上,预测了其高压数据.针对钨的固相结构稳定性问题,根据力学稳定判断标准得到0~600 GPa范围内bcc结构是力学稳定的.此外,通过体模量和剪切模量的计算得到bcc结构钨在压力低于600 GPa时的力学性能表现为韧性.最后,基于准简谐德拜模型,成功预测了钨的热膨胀系数、等压热容、等容热容和熵随着压强和温度的变化关系,为钨及其合金的进一步设计及应用提供参考.     

高压下钨弹性和热力学性质的第一性原理研究

本文利用密度泛函理论研究了高压下bcc结构钨的弹性和热力学性质,计算得到钨的晶格常数、体弹模量以及其对压强的一阶偏导与实验值符合较好;在常压下弹性常数计算值与实验值符合较好的基础上,预测了其高压数据.针对钨的固相结构稳定性问题,根据力学稳定判断标准得到0~600 GPa范围内bcc结构是力学稳定的.此外,通过体模量和剪切模量的计算得到bcc结构钨在压力低于600 GPa时的力学性能表现为韧性.最后,基于准简谐德拜模型,成功预测了钨的热膨胀系数、等压热容、等容热容和熵随着压强和温度的变化关系,为钨及其合金的进一步设计及应用提供参考.     

金红石结构TiO2结构和热力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法以及准谐德拜模型研究了金红石TiO2的结构和热力学性质。常温常压下所计算的晶格常数、体弹模量及其对压强的一阶导数与实验值和其他理论计算结果相符的较好。另外,我们还计算了体弹模量、热膨胀系数、热容与温度和压强的关系。     

金红石结构TiO2结构和热力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法以及准谐德拜模型研究了金红石TiO₂的结构和热力学性质.常温常压下所计算的晶格常数、体弹模量及其对压强的一阶导数与实验值和其他理论计算结果相符的较好.另外,我们还计算了体弹模量、热膨胀系数、热容与温度和压强的关系.     

Thermal expansivity and bulk modulus of ZnO with NaCl-type cubic structure at high pressures and temperatures

The thermal expansivity and bulk modulus of ZnO with NaCl-type cubic structure were estimated by using the constant temperature and pressure molecular dynamics technique with effective pair potentials which consist of the Coulomb, dispersion, and repulsion interaction at high pressures and temperatures. It is shown that the calculated thermodynamic parameters including linear thermal expansion coefficient, isothermal bulk modulus and its pressure derivative are in good agreement with the available experimental data and the latest theoretical results. At an extended pressure and temperature ranges, linear thermal expansion coefficient and isothermal bulk modus have also been predicted. The thermodynamic properties of ZnO with NaCl-type cubic structure are summarized in the pressure 0–150 GPa ranges and the temperature up to 3000 K.     

Heat capacity of ZnO with cubic structure at high temperatures

The heat capacities at constant pressure and constant volume, and thermal expansivity are calculated for ZnO with rocksalt-type and zinc-blende-type cubic structures over a wide range of temperatures using molecular dynamics simulations with interactions due to effective pair-wise potentials which consist of the Coulomb, dispersion, and repulsion interaction. It is shown that the calculated structural and thermodynamic parameters including lattice constant, thermal-expansion coefficient, isothermal bulk modulus and its pressure derivative at ambient condition are in good agreement with the available experimental data and the latest theoretical results. At extended pressure and temperature ranges, lattice constant and heat capacity have also been predicted. The structural and thermodynamic properties of ZnO with cubic structure are summarized in the 300-1500 K temperature ranges and up to 100 kbar pressure.     

Theoretical investigation of the structural stabilities,elastic properties and band structure characteristics of platinum carbide

Ab initio calculations based on the density functional theory within the full-potential linearized augmented plane wave method were carried out to investigate the structural stabilities of the different crystallographic phases, the pressure-induced phase transition and the electronic properties of the platinum carbide (PtC) compound. The zinc-blende (ZB), rock-salt (RS), cesium chloride (CsCl), wurtzite (WZ), nickel arsenide (NiAs), lead monoxide (PbO) and the tungsten carbide (WC) phases were considered. The exchange and correlation potential was treated by the generalized-gradient approximation using the Perde–Burke–Ernzerhof parameterization. The thermodynamic properties such as variation of the bulk modulus, lattice constant, heat capacity, thermal expansion and Debye temperature versus pressures and temperatures are investigated. The band structure results show the metallic character of the PtC compound in all the considered phases and the present study also shows that the PtC compound crystallizes in the ZB phase at ambient conditions. The theoretical transition pressures from the ZB to RS for the NiAs, PbO and CsCl transformations were also computed.