AIN 纳米线高压相变的 Raman 光谱特征

利用金刚石对顶砧(DAC)技术和显微 Ramana 光谱原位测量技术,在0～33.1 GPa 压力范围对 AIN 纳米线进行了高压相变研究.在24.4 GPa 附近,A1(LO)振动模式呈现出较大的非对称性宽化的特征,表明发生了六角纤锌矿到立方岩盐矿的结构转变.岩盐矿结构 AIN 纳米线的无序声子散射导致了高压相的Raman 散射信号.卸压后,高压相的 Raman 光谱特征被保留下来.根据纤锌矿结构 AIN 纳米线的振动模式频率随压力的变化关系,讨论了 AIN 纳米线和体材料在转变路径上的区别,并计算了纤锌矿结构中对应不同声子模式的格林爱森常数.     

纳米硫化锌球壳的高压相变研究

 采用同步辐射能量色散X射线衍射（EDEX）技术和金刚石对顶砧高压装置,对纳米硫化锌球壳进行了原位高压X射线衍射实验。最高压力达33.3 GPa。常压下纳米硫化锌球壳为纤锌矿结构和闪锌矿结构共存的混相结构。压力达到11.2 GPa时,纳米硫化锌空心球中的纤锌矿结构全部转变为闪锌矿结构。压力达到16.0 GPa时,发生了由闪锌矿结构向岩盐矿结构的相变,在17.5 GPa和21.0 GPa时分别出现未知峰,33.3 GPa时基本完全转变为岩盐矿结构。两个相变均为可逆相变。     

CdTe的状态方程及其高压相变

 用金刚石压砧高压X光衍射技术研究了Ⅱ-Ⅵ族化合物CdTe的室温状态方程和室温高压相变。实验的最高压力达39.2 GPa。实验中发现CdTe从(3.3±0.1)GPa开始从闪锌矿结构相相NaCl结构相转变，相变时体积收缩15.8%；从(10.3±0.2)GPa开始从NaCl相向β-Sn结构相转变，相变时无体积突变；在(12.2±0.2)GPa由β-Sn相向正交结构相转变，相变时也无体积突变。CdTe的压缩数据用最小二乘法以Bridgman状态方程和Murnaghan状态方程拟合，得到其零压时合相变压力时各个相的体弹模量及体弹模量的压力微商，并与其它的实验合理论结果进行比较。     

不同粒径纳米晶硫化锌的高压结构相变研究

 应用原位能量色散X射线散射和金刚石对顶砧技术，对纳米晶ZnS进行了高压结构相变研究。初始相为纤锌矿结构的10 nm和3 nm硫化锌分别在16.0 GPa和16.7 GPa时转变为岩盐矿结构，相变压力均高于纤锌矿结构的体材料硫化锌。该相变为一可逆的结构相变。应用大型科学计算软件Materials Studio（MS）计算了纳米晶ZnS的状态方程，根据Birch-Murnaghan方程拟合了纳米晶ZnS的零压体模量，得到的零压体模量高于相应体材料的零压体模量，表明纳米晶ZnS较难压缩。     

准静水压条件下SrF2的X射线衍射

利用同步辐射能量色散X射线衍射技术对SrF₂进行了高压相变实验研究. 实验以Ar作为传压介质, 以获得准静水压条件. 实验用红宝石荧光法标定样品压力, 得到的最高压力为44.2GPa. 在实验压力范围内, SrF₂在11.2GPa时发生了从立方晶系到正交晶系的相变, 通过拟合相变前后的P-V状态 方程, 得到立方SrF₂的体弹模量为70.0(5.0)GPa, 正交SrF₂的体弹模量为198.3(15.2)GPa. 卸压到零压时, SrF₂回到立方相结构.     

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AlN纳米线的介电性质

利用高压X射线衍射和高压原位电化学阻抗谱法研究了AlN纳米线的高压结构和电学性质.研究结果表明:AlN纳米线的电学参数均在22.6 GPa发生了突变,该突变与样品发生了从纤锌矿到岩盐矿的结构相变相关.岩盐相中晶格对电子的散射在电传导中起主导作用;不同于纤锌相中的长程传导,岩盐相中存在短程传导,且其作用随压力增加而增大;纤锌相的介电损耗峰在1Hz且不受压力影响;岩盐相的介电损耗峰随压力减小且向低频方向移动.本研究将为AlN及其相关材料的进一步研究和应用提供实验依据.     

钨酸锆制备与高压下的相变研究

采用固相烧结法制备了纯度较高的钨酸锆(ZrW2O8)粉体,并利用金刚石对顶压砧(DAC)对其进行了原位高压同步辐射X射线衍射研究。结果表明:在常温下,压力0.27GPa附近,晶体的对称性降低,并发生α-ZrW2O8向γ-ZrW2O8晶体结构相变;压力3.81GPa附近,γ-ZrW2O8完全转变为非晶相。通过拟合得到α-ZrW2O8的体弹模量B=(40.0±3.8)GPa,γ-ZrW2O8的体弹模量B=(37.0±3.0)GPa。     

Mn3Zn0.8Ni0.2N的高压同步辐射研究

 利用金刚石对顶压砧,对钙钛矿型金属锰化物Mn₃Zn_0.8Ni_0.2N进行了原位高压同步辐射角散X射线衍射研究。研究表明,在0~29.9 GPa的压力区间内,样品没有发生结构相变,因而在该压力下样品的物性变化并非由结构相变所导致。卸压以后,样品的特征峰都回到了初始位置。通过Birch-Murnaghan方程,拟合得到了样品的体弹模量为86.5 GPa。     

KBrO_3在高压下拉曼光谱和结构的研究（英文）

利用原位高压拉曼散射和X射线衍射技术,研究了KBrO3在高压下晶格振动和晶体结构演化行为。最高压力达30.9GPa。通过拉曼光谱发现,在高压下拉曼峰位除了单调移动,没有其它变化,表明KBrO3在研究的压力范围没有发生相变。原位高压X射线衍射实验数据显示,其在高压下依然保持常压的六方结构。通过进一步分析,分别得到了体弹模量B0=25.9(2)GPa(B′0=5.68(0.38))和部分拉曼峰的Grüneisen参数。     

Investigations of phase transition, elastic and thermodynamic properties of GaP by using the density functional theory

The phase transition of gallium phosphide (GaP) from zinc-blende (ZB) to a rocksalt (RS) structure is investigated by the plane-wave pseudopotential density functional theory (DFT). Lattice constant a₀, elastic constants c_ij, bulk modulus B₀ and the pressure derivative of bulk modulus B₀' are calculated. The results are in good agreement with numerous experimental and theoretical data. From the usual condition of equal enthalpies, the phase transition from the ZB to the RS structure occurs at 21.9 GPa, which is close to the experimental value of 22.0 GPa. The elastic properties of GaP with the ZB structure in a pressure range from 0 GPa to 21.9 GPa and those of the RS structure in a pressure range of pressures from 21.9 GPa to 40 GPa are obtained. According to the quasi-harmonic Debye model, in which the phononic effects are considered, the normalized volume V/V₀, the Debye temperature θ, the heat capacity C_v and the thermal expansion coefficient α are also discussed in a pressure range from 0 GPa to 40 GPa and a temperature range from 0 K to 1500 K.     

Zn2SnO4纳米线高压下的相变研究

 利用金刚石对顶压砧（DAC）对具有反尖晶石结构的透明导体氧化物Zn₂SnO₄（ZTO）纳米线进行了原位高压同步辐射角散X射线衍射（ADXRD）研究。结果发现：在压力为12.9 GPa附近,晶体的对称性降低,并发生晶体结构相变,产生中间过渡相;当压力为32.7 GPa时,发生高压相变,形成高压相。在样品加压前后,纳米线的形貌发生了很大的变化。通过Birch-Murnaghan方程,拟合得到B′₀=4时的体弹模量B₀ =(168.6±9.7) GPa。     

纤锌矿氮化硼及其应用的研究（Ⅱ）——纤锌矿型氮化硼的等温状态方程

 使用两种不同的高压在位X光衍射法，研究了用爆炸法合成的纤锌矿型氮化硼（wBN）在室温下的等温状态方程。一种方法是用转靶X光角色散粉末衍射法，研究了它在0~40 GPa压力范围内的等温压缩行为。结果表明，wBN在0~40 GPa的压力范围内是稳定的，没有发生结构相变。通过p-V数据对Murnaghan方程拟合，得到wBN在p=0时的等温体模量B₀=(335±34) GPa及其对压力的一阶导数B₀'=4.21；另一种是用同步辐射X光能量色散衍射法，研究了它在0~25 GPa压力范围内的等温状态方程。实验中，使用了改进的自动加压的DAC高压装置，此装置保证了实验中衍射角θ₀固定不变。将获得的p-V数据仍用Murnaghan方程拟合，得到wBN在p=0时等温体模量B₀=(280±56) GPa，及其B₀'=4.39。     

BaCuO2.5在高压下的状态方程与电学性质

 在活塞-圆筒式高压装置上研究了BaCuO_2.5在4.5 GPa内的p-V关系,给出了其状态方程、Grüneisen参数γ₀、零压体弹模量B₀以及B₀的压力导数B′₀。并在金刚石压砧装置（DAC）上测量了样品的电阻、电容随压力变化的关系,结果表明在0~20 GPa内没有发生相变。     

镁铝石榴子石的高压X射线衍射研究

 对于天然镁铝石榴子石（Pyrope）,在0～25.3 GPa压力条件下,在美国布鲁克海汶（Brookhaven）国家实验室国家同步辐射实验站,利用金刚石压腔装置（DAC）,进行了角散X 射线粉末衍射的高压原位测量,获得了天然镁铝石榴子石随压力变化的衍射图谱。采用Materials Studio软件的Refinement模块对衍射图谱进行了分析,得到了镁铝石榴子石的晶胞参数及其随压力的变化,进而利用Birch-Murnaghan状态方程进行数值拟合,得到了镁铝石榴子石的零压体弹模量B₀＝199 GPa（B′₀＝4）。     

Cd1-xZnxTe在高压下的电学性质、状态方程与相变

 在金刚石压砧装置上,采用电阻和电容测量方法研究了Cd_1-xZn_xTe（x=0.04）在室温下、17 GPa内的电阻、电容与压力的关系。实验结果表明,它在3.1 GPa左右和5 GPa左右发生了两次电子结构相变,而在3.1 GPa以上和5.7 GPa左右发生了两次晶体结构相变。同时,还在活塞-圆筒测量装置上研究了Cd_1-xZn_xTe（x=0.04）在室温下、4.5 GPa内的p-V关系。实验结果表明它在3.8 GPa左右发生了相变。本工作还给出了它在相变前后的状态方程,以及它的Grüneisen参数γ₀、体弹模量B₀ 与B₀ 的压力导数B₀′。     

埃洛石的Birch-Murnaghan状态方程和高压物性

 用欧拉有限应变理论分析了埃洛石的冲击Hugoniot实验数据,得到了其低压相和高压相的等熵体积模量K_0S及其对压力的一阶导数K′_0S。对低压相,在γ＝0.43(ρ₀/ρ)时,K_0S＝32.16 GPa,K′_0S＝7.17;对高压相,在γ＝1.0(ρ₀/ρ)^1.5、且相变能各取579.1 J/g（常压下的值）和1 000 J/g时,K_0S、K′_0S分别为103.28 GPa 、4.97和95.85 GPa、5.35。根据高压下物性参数的跃变,讨论并分析了其各个相区物质组成的差异。     

Ca2CuO3的高压结构性质研究

 采用金刚石压砧高压装置（DAC）,对具有Cu—O链结构的Ca₂CuO₃的多晶粉末样品进行了高压同步辐射能散X射线衍射实验。实验结果表明,在0～34 GPa压力范围内,Ca₂CuO₃晶体没有发生结构相变,用Birch-Murnaghan状态方程拟合,得到在压力导数B′₀=4时,零压体弹模量B₀=165.4±1.8 GPa。     

The high-pressure structural transition in MnS: an ab initio study

The structural phase transition between B1 (α-MnS) and B3 (β-MnS) is investigated using a density functional theory method. The structural phase transition pressure Pt from α-MnS to β-MnS, which is determined on the basis of the third-order Birch–Murnaghan equation of states, is 30.75?GPa. Also, the lattice parameters a, the bulk modulus B and pressure derivative of bulk modulus B′, which are generally in good agreement with experiments and other theoretical values, are obtained under zero pressure. For further investigation of the structural phase transition pressure of MnS, the relative volumes V/V ₀, the bulk modulus B, first and second pressure derivatives (B′ and B″) of bulk modulus for the two structures of MnS have been calculated under various pressures.     

KH2PO4和(CH3NHCH2COOH)CaCl2在高压下的状态方程与相变

 在活塞圆筒式p-V关系测量装置上，研究了KH₂PO₄（KDP）和(CH₃NHCH₂COOH)CaCl₂［Tris-sarcosine calcium chloride（TSCC）］在室温下、4.5 GPa内的p-V关系。实验结果表明：KDP在2.1 GPa左右有一个相变；TSCC在0.8 GPa和3.2 GPa左右各有一个相变。本工作还给出了它们在相变前后的状态方程，以及它们的格临爱森参数γ₀、体积模量B₀和B₀的压力导数B₀'。