常压下固态KNO2热力学性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论结合准谐德拜模型研究常压下300~725 K间KNO₂立方结构的热力学性质,重点分析常压下定压热容、定容热容、熵、德拜温度、体膨胀系数、平衡体积和体弹模量随温度的变化.结果显示,常压下计算的定压热容随温度的变化与实验数据符合较好,而计算的熵与实验数据相差较大.计算得到KNO₂的平均体膨胀系数约为1.837 8×10^-5K^-1,常温下(300 K)KNO₂的德拜温度约为667.13K.     

Ti-50.8at%Ni马氏体相变中的电磁特性

研究Ti-50.8at%Ni合金在马氏体-奥氏体相变温度附近的电磁性质.由M-H曲线分析了传导电子的顺磁性以及少量局域电子引起的铁磁性.在M-T曲线中，降温曲线在180K附近有突降，升温曲线在230K附近有突升.在电阻率测量中，降温和升温的ρ-T曲线也有类似的突变.升温过程的质量热容c_p曲线在230K附近出现了由奥氏体相变引起的跳跃.这些实验结果表明，样品的马氏体相变温度约 关键词： TiNi合金 电磁性质 马氏体-奥氏体相变 质量热容     

高温高压下合金碳化物Fe3Mo3C热力学性质的第一性原理计算

基于平面波赝势密度泛函理论的第一性原理与准谐德拜模型结合的方法研究了高温高压下合金碳化物Fe₃Mo₃C的热力学性质.在压强范围为0～40 GPa和温度范围为0～1200 K的条件下,Fe₃Mo₃C的体积比V/V₀、体弹性模量B和德拜温度θ受压强的影响比温度更大.温度一定时,体弹性模量和德拜温度随压强的增大而迅速增大. Fe₃Mo₃C的热容C_v、熵S以及热膨胀系数α受温度的影响较压强更大.压强一定时,材料的热容、熵以及热膨胀系数均随温度升高单调增大,其中,热容和热膨胀系数随温度先快速上升后趋于平缓,最后热容接近于Dulong-Petit极限.     

关于Zn1-xBexO电子结构和光学性质的研究

采用基于密度泛函理论和平面波赝势技术的CASTEP程序对Zn_1-xBe_xO合金电子结构和光学性质进行了计算.当0≤x≤1,其带隙从0.963 eV变化到7.293 eV.分析了晶格畸变和能带间排斥效应对带隙的影响.当Be含量x=0.125,0.25,0.375,0.5,0.625,0.75时,a/b轴压应变控制着带隙变化;当x=0.875,1时,c轴压应变控制着带隙变化.能带间的p-d排斥影响价带顶变动,Γ_1v与Γ_1c之间排斥影响导带底变动.这些能带间的排斥效应被用来分析Zn_1-xBe_xO带隙变动.另外,也分析了Zn_1-xBe_xO介电函数虚部ε₂. 关键词： 带结构 光学性质 应变 排斥     

AlAs相变及热动力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的全势能线性糕模轨函法研究了闪锌矿（B3）,NiAs（B8）和岩盐（B1）结构的AlAs的相变、结构性质以及热动力学性质.对B3-B8和B3-B1结构的能量体积曲线做公切线,得到了B3→B8相变压力为5.44 GPa,并预测到B3→B1相变压力为6.46 GPa.同时计算了高压下B8相的结构性质,结果显示当V/V₀≈0.7—1.05时,c/a基本保持恒定（仅有约 0.2%的波动）;当V/V₀≈0.4—0.7,c/a随着V/V₀的减小而近似线性地增大.通过状态方程拟合,得到了AlAs的相对体积V/V₀与压强P的函数关系,B8相的状态方程与实验结果符合很好.最后利用准谐德拜模型得到了AlAs的体弹模量B随压力P的变化关系以及不同压强下热容C_V与温度T的关系. 关键词： 相变 热力学性质 第一性原理     

非线性耗散对亚稳态系统量子衰变速率的影响

发展了一种快速傅里叶变换路径积分方法，研究非线性耗散系统的量子衰变速率，得到了Bounce轨道的作用量S_B，即衰变速率的指数因子.在系统与环境存在非线性耦合f(x)=tanh［λ(x-x_b)］的情形下，发现其对衰变速率具有抑制作用.指数因子随温度T的关系不再满足S_B=a［1-b(T/T_c)²］法则；与通常的线性耗散情形相比，跨越温度T_c回升，即系统更早地进入穿透区域. 关键词： 量子衰变 非线性耦合 路径积分 快速傅里叶变换     

一维长程关联无序系统的局域性

研究了在紧束缚近似下,由de Moura和Lyra提出的一维长程关联无序模型的局域性. 分布在［-W/2,W/2］区间的格点位能,其关联函数〈ε_iεj〉的傅里叶变换满足S(k)∝k^-α,其中关联强度α>0. 利用participation ratio不仅证实了在α>2和W<4 关键词： 安德森局域化 长程关联 扩展态     

非中心对称超导体Mg10±δIr19B16?δ的超导电性研究

Mg_10±δIr₁₉B_16δ是具有非中心对称性的超导材料. 通过对两种组分的样品Mg_9.3Ir₁₉B_16.7和Mg₁₁Ir₁₉B₁₅的比热测量, 得到了这类超导体的超导态和正常态的特征参数：包括转变温度T_C, 正常态态密度N(E_F), 德拜温度Θ_D, 上临界场H_C2等. 并由此求出Ginzburg-London相干长度ξ_GL, 穿透深度λ_GL, 下临界场H_C1和热力学临界场H_C. 这些参数因化学组分不同而变化. 高的N(E_F)和Θ_D对应高的T_C, 因此也具有较高的H_C2. 另外比热跃变ΔC/γ_nT_C=1.66 和电声子耦合常数λ=0.58不随化学组分变化, 表明此超导体是中等强度耦合的第二类超导体. 关键词： 非中心对称超导体 比热     

稠苯芳杂环及其烷基质子化学位移的计算

本文提出了予测稠苯芳杂环及其烷基链上质子化学位移的计算方法。 将稠苯芳杂环化合物用凯库勒式表示,计算式为为需考虑的苯环内的乙烯基效应。σ_mi,ci为各苯环的环流效应。σ_1,Hc为各芳杂环的屏蔽效应,对杂环上质子它就是该单独芳杂环上相应质子的δ值,对苯环上质子要将它分解为各结构因素的效应,即:σ_1,He=(1/2)^d-1δ_x=y(或σ_z)+σ_c-c·σ_m,H. σ_x-y与σ_z为杂原子或其基团的屏蔽效应,σ_c=c为存在于芳杂环中的乙烯基的效应,σ_m,Hc为芳杂环的环流效应,d为对不同质子所考虑的键数。有取代基时需考虑取代基的效应。计算环上烷基质子的公式为:δ=σ_p,CH3+ασ_c,CH3+βσ_t,CH3+σ_l,G σ_l,G为稠苯芳杂环基的某级效应。     

块体非晶合金的黏度与玻璃形成能力的关系

基于经典结晶理论讨论了非晶合金的晶化动力学因素和晶化热力学因素对玻璃形成能力（GFA）的影响.分析表明,合金的等温转变（TTT）曲线“鼻尖”温度T_n对应的黏度与晶化阻力因子成正比;重新加热时晶化开始温度T_x对应的黏度与晶化驱动力因子成反比.由此得到了新的GFA参数ω₀=（T_g-T₀）/（T_x-T₀）-（T_g-T₀）/（T_n-T₀）,其中T_g为玻璃转变温度,T₀为理想玻璃转变温度.统计结果显示,ω₀与临界冷却速率具有较高的相关性,R²高达09626.进一步分析表明：新提出的ω₀参数可以合理地解释过冷熔体的黏度、脆性、液相稳定性、热稳定性以及T_rg、ΔT_x、γ、γ_m、ΔT_rg、α、β、δ和φ等参数与GFA的关系. 关键词： 块体非晶合金 黏度 脆性 玻璃形成能力     

高压下Ni3Al热力学性质的第一性原理研究

运用第一性原理方法结合准谐Debye-Grüneisen模型研究了高压下Ni3Al的热力学性质,拟合了Ni3Al的状态方程,计算了不同压强下Ni3Al的弹性模量及吉布斯自由能等热力学性质随温度的变化关系. 计算结果表明：采用七阶Birch-Murnaghan方程拟合的晶格常数与实验测量结果吻合较好;零压下弹性模量、吉布斯自由能、焓、熵、热容和体膨胀系数随温度的变化与实验值符合较好;在特定压强下,Ni3Al的弹性模量和吉布斯自由能随温度升高而减小,焓、熵随温度升高而增加;预测的德拜温度约为500K,与实验值符合较好.     

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.     

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.     

铝热力学特性的晶格动力学研究

在准谐近似下,利用准谐德拜模型通过亥母霍兹自由能构造出了铝在低于熔点温度范围内的物态方程和热力学特性。研究表明,在广泛的温度和压强范围内,铝的体积弹性模量和对应体积与有效的实验值一致,且其静态物态方程以及不同温度和压强下的热容量、熵、热膨胀系数等热力学特性也与有效的实验结果符合的很好。     

ZrV2结构、弹性和热力学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究ZrV₂的晶体结构和弹性,利用准谐Debye模型计算在不同温度(T=0~1200 K)和不同压强(P=0~20 GPa)下ZrV₂的热力学性质,包括弹性模量与压强,热熔与温度,以及热膨胀系数与温度和压力的关系.结果表明:计算的ZrV₂晶格常数与实验值符合较好,晶体材料的弹性常数随着压力增加而增加;在一定温度下,相对体积、热熔随着压强的增加而减小,德拜温度、弹性模量随着压强的增加而增加,且高压下温度对ZrV₂热膨胀系数的影响小于压强的影响.     

First-principles investigation on the elastic stability and thermodynamic properties of Ti₂SC

Using Vanderbilt-type plane-wave ultrasoft pseudopotentials within the generalized gradient approximation(GGA) in the frame of density functional theory(DFT),we have investigated the crystal structures,elastic,and thermodynamic properties for Ti2SC under high temperature and high pressure.The calculated pressure dependence of the lattice volume is in excellent agreement with the experimental results.The calculated structural parameter of the Ti atom experienced a subtle increase with applied pressures and the increase suspended under higher pressures.The elastic constants calculations demonstrated that the crystal lattice is still stable up to 200 GPa.Investigations on the elastic properties show that the c axis is stiffer than the a axis,which is consistent with the larger longitudinal elastic constants(C 33,C 11) relative to transverse ones(C 44,C 12,C 13).Study on Poisson’s ratio confirmed that the higher ionic or weaker covalent contribution in intra-atomic bonding for Ti2SC should be assumed and the nature of ionic increased with pressure.The ratio(B/G) of bulk(B) and shear(G) moduli as well as B/C 44 demonstrated the brittleness of Ti2SC at ambient conditions and the brittleness decreased with pressure.Moreover,the isothermal and adiabatic bulk moduli displayed opposite temperature dependence under different pressures.Again,we observed that the Debye temperature and Gru¨neisen parameter show weak temperature dependence relative to the thermal expansion coefficient,entropy,and heat capacity,from which the pressure effects are clearly seen.     

Structural,electronic, optical,elastic and thermal properties of ZnXAs<Subscript>2</Subscript> (X = Si and Ge) chalcopyrite semiconductors

We report first principles calculations of solid state properties of ZnSiAs₂ and ZnGeAs₂ chalcopyrite semiconductors. The structural properties are calculated using a Full Potential Linearized Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) of the Density Functional Theory (DFT). A Generalized Gradient Approximation (GGA) scheme proposed by Wu and Cohen (WC) has been chosen to calculate electronic and optical properties. Optical features such as dielectric functions, refractive indices, extinction coefficient, optical reflectivity, absorption coefficients and optical conductivities were calculated for photon energies up to 30 eV. The elastic constants at equilibrium in tetragonal structure are also determined. Temperature effect on the volume, thermal expansion, heat capacity, Debye temperature, entropy, Grüneisen parameter and bulk modulus were calculated employing the quasi-harmonic Debye model at different temperatures and pressures and the silent results were interpreted. Finally using semi-empirical relation, we determined the hardness of the materials which attributed to different covalent bonding strengths.     

高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质的第一性原理计算

 利用基于密度泛函的第一性原理,计算了高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质。计算结果表明：在压力作用下,TiN经历了从NaCl型结构到CsCl型结构的转变,转变压力为348 GPa;TiN的弹性系数随着压力的增加呈线性增加规律。此外,还给出了德拜温度和热容量这两个重要热力学量与温度和（或）压力的依赖关系。     

First-Principle Calculations for Transition Phase and Elastic Properties of SrS

The transition phase and elastic properties of SrS from NaCl structure （B1） to CsCl structure （B2） are investigated by ab initio plane-wave pseudopotential density functional theory method and by the quasi-harmonic Debye model. The transition pressure varies non-linearly with temperature, and the pressure of the mechanical instability increases linearly with increasing temperature. It is shown that the B1 structure SrS is a most elastically anisotropic minerat any pressure. The Debye temperature, the heat capacity, thermal expansion and Gruneisen parameter over a wide range of pressures and temperatures are also obtained.