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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 156 毫秒
1.
梁拥成  郭万林  方忠 《物理学报》2007,56(8):4847-4855
利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算, 研究了过渡金属化合物OsB2和OsO2的金红石相、黄铁矿相与萤石相三种结构在高压下的状态方程和结构特性以及OsO2可能的高压相变.理论计算结果支持OsB2与OsO2的萤石相是潜在超低可压缩性的硬性材料.同时,也分析了它们的电子结构,力求理解大体变模量和高硬度的微观机制.结果表明,可以利用过渡金属高的价电子浓度,掺入硼、氧、碳、氮等轻的元素形成强的 关键词: 过渡金属化合物 密度泛函理论 低压缩性 高压  相似文献   

2.
利用第一性原理计算了立方相萤石TiO2的晶胞参数,能带结构和电子态密度.结果显示萤石TiO2属于间接带隙半导体材料,其间接禁带宽度(ΓX)Eg为2.07eV,比常见的金红石和锐钛矿TiO2的禁带宽度窄.为了更清楚地了解萤石的光学性质,利用Kramers-Kronig色散关系,分别对萤石和金红石TiO2的复介电常数、吸收率等参数进行了计算,并将二者结果做了 关键词: 2')" href="#">萤石结构TiO2 密度泛函理论 能带结构 光学性质  相似文献   

3.
萤石结构TiO2的电子结构和光学性质   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
利用第一性原理计算了立方相萤石TiO2的晶胞参数,能带结构和电子态密度.结果显示萤石TiO2属于间接带隙半导体材料,其间接禁带宽度(Γ→X)Eg为2.07 eV,比常见的金红石和锐钛矿TiO2的禁带宽度窄.为了更清楚地了解萤石的光学性质,利用Kramers-Kronig色散关系,分别对萤石和金红石TiO2的复介电常数、吸收率等参数进行了计算,并将二者结果做了比较.其中萤石TiO2的静介电常数为8.31.金红石TiO2的静介电常数表现为各向异性ε1xy(0)=6.01和ε1z(0)=7.07,该计算结果与实验值一致.吸收光谱的对比结果显示萤石结构在51nm和153 nm处增加了新的吸收峰,并且吸收光谱范围已扩大到了可见光区.  相似文献   

4.
在过渡金属轻元素化合物中,寻找新的硬质或者超硬材料是当前的一个研究热点.目前寻找范围多集中在过渡金属硼化物、碳化物和氮化物等二元体系,三元相的研究则相对较少.本文以已知Nb_3B_3C和Nb_4B_3C_2结构为模板,采用元素替代法构建了29种TM_3B_3C (TM为过渡金属元素)结构和29种TM_4B_3C_2结构,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,成功找到了热力学、动力学以及力学都稳定的Ta_3B_3C和Ta4B_3C2两种新相.结构搜索计算确认了这两相为全局能量最优结构.能带结构和态密度的计算显示这两相均为导体,导电性主要源于Ta原子的d电子.这两种新相的硬度大约为26 GPa,说明Ta_3B_3C和Ta_4B_3C_2属于高硬度材料,但不是超硬材料.  相似文献   

5.
以钼为代表的一系列过渡金属,在高温高压的相变及结构稳定性研究是实验和理论研究的热点.钼在常温常压下是bcc结构,但是在高温高压下可能的相结构一直未能确定.本文首先预测了几种高压下的结构,并计算了其自由能及力学性质.针对可能的hcp结构,我们通过新近发展的自洽晶格动力学方法,充分考虑声子间相互作用,成功获得了hcp结构高温高压声子色散曲线,结果表明hcp相在热力学及动力学上都是能够稳定存在的结构,是一种可能的高压相.  相似文献   

6.
利用第一性原理计算了立方相萤石TiO2的晶胞参数,能带结构和电子态密度.结果显示萤石TiO2属于间接带隙半导体材料,其间接禁带宽度(ΓX)Eg为2.07eV,比常见的金红石和锐钛矿TiO2的禁带宽度窄.为了更清楚地了解萤石的光学性质,利用Kramers-Kronig色散关系,分别对萤石和金红石TiO2的复介电常数、吸收率等参数进行了计算,并将二者结果做了  相似文献   

7.
利用第一性原理的GGA+U方法对TiO_2的金红石相、铌铁矿相、萤石相、黄铁矿相和四方P42/nmc相进行了计算.首先,优化了这几个相的晶体结构及相关参数,分析了焓曲线图,发现了在50.1GPa压强下,铌铁矿相突然直接转变成一个新的四方P42/nmc相.其次,通过GGA+U和HSE06两种方法计算讨论了四方P42/nmc相的能带结构,并拟合分析了三阶B-M状态方程和XRD图谱.最后,通过分析相变压强范围、体弹模量和XRD图谱,本文认为四方P42/nmc相与立方萤石相是共存的,能很好符合2004年立方TiO_2的实验结果 .  相似文献   

8.
在高含硫气藏开发中,伴随着CH_4的采出,H_2S和CO_2也不可避免的被采出.这两种气体会产生管道腐蚀和气体中毒等诸多不利影响.为了解决这一现实需要,从研究较为广泛的MoS_2材料入手,考虑了其掺杂结构中的吸附性能的变化,相关计算原理基于密度泛函数理论.主要计算了一种吸附式掺杂过渡金属原子Fe在MoS_2上的结构,同时也计算了H_2S,CO_2,CH_4气体在其表面的吸附能,电荷转移,电子密度差等相关参数.结果表明,CH_4对这种材料表现出不敏感的特性,而CO_2、H_2S均表现出吸附的性质,预测这种材料可能作为一种可使用的吸附材料,或是开发作为一种新型的气体预警材料.  相似文献   

9.
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.  相似文献   

10.
王君龙  张林基  刘其军  陈元正  沈如  何竹  唐斌  刘秀茹 《物理学报》2017,66(16):166201-166201
锗化镁是一种窄带半导体,压力作用可以使锗化镁导带底与价带顶的能隙变小.本文基于第一性原理计算了锗化镁在高压下的能带结构以及反萤石相(常压稳定相)和反氯铅矿相(高压相)的焓值,发现在7.5 GPa时反萤石结构锗化镁导带底与价带顶的能隙闭合,预示着半导体相转变为金属相,计算结果还预测在11.0 GPa时锗化镁发生从反萤石结构到反氯铅矿结构的相变.实验研究方面,本文采用长条形压砧在连续加压条件下测量了锗化镁高压下的电阻变化,采用金刚石对顶压砧测量了锗化镁的高压原位拉曼光谱,发现在8.7 GPa锗化镁的电阻出现不连续变化,9.8 GPa以上锗化镁的拉曼振动峰消失.由于金属相的自由电子浓度高会阻碍激发光进入样品,进而引起拉曼振动峰消失,因此我们推测锗化镁在9.8 GPa转变为金属相.  相似文献   

11.
杨俊  高发明  刘永山 《中国物理 B》2017,26(10):106202-106202
The hardness, electronic, and elastic properties of 5d transition metal diborides with ReB_2 structure are studied theoretically by using the first principles calculations. The calculated results are in good agreement with the previous experimental and theoretical results. Empirical formulas for estimating the hardness and partial number of effective free electrons for each bond in multibond compounds with metallicity are presented. Based on the formulas, IrB_2 has the largest hardness of 21.8 GPa, followed by OsB_2(21.0 GPa) and ReB_2(19.7 GPa), indicating that they are good candidates as hard materials.  相似文献   

12.
本文利用金刚石对顶砧高压技术,在0.1MPa~47.5GPa压力范围内对粒径为8nm的纳米CeO2进行了高压拉曼光谱研究。研究结果表明,常压下萤石结构的纳米CeO2(空间群Fm3m)在24.3GPa时开始发生萤石结构到PbCl2类型(空间群Pnam)的结构相变。这个相变为可逆相变,卸压至零压时样品恢复至萤石结构。  相似文献   

13.
LiCoO_2 is one of the most important cathode materials for high energy density lithium ion batteries. The compressed behavior of LiCoO_2 under high pressure has been investigated using synchrotron radiation x-ray diffraction. It is found that LiCoO_2 maintains hexagonal symmetry up to the maximum pressure of 30.1 GPa without phase transition. The elastic modulus at ambient pressure is 159.5(2.2) GPa and its first derivative is 3.92(0.23). In addition, the high-pressure compression behavior of LiCoO_2 has been studied by first principles calculations. The derived bulk modulus of LiCoO_2 is 141.6 GPa.  相似文献   

14.
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了在压力作用下CaF2的结构相变和光学性质。结果证实了CaF2的压致结构转变的顺序是从氟石结构(空间群Fm3m)转变到PbCl2型结构(空间群Pnma),然后继续转变为Ni2In型结构(空间群P63/mmc)。在Fm3m和Pnma两种结构中,电子带隙随着压力的增加而增加,而在P63/mmc结构中,带隙随着压力的增加开始下降。实验结果显示,直到210 GPa,CaF2没有发生由绝缘体到金属的转变。据此推测,CaF2的金属化压力高于300 GPa。还讨论了压力对CaF2光学性质的影响。  相似文献   

15.
The changes in crystal structure of LiFeSi(2)O(6) induced by the phase transition between the high-temperature C2/c and low-temperature P2(1)/c phase are studied using the density functional theory. For both monoclinic phases, the phonon dispersion curves and phonon density of states are calculated. The infrared absorption coefficients are obtained and analyzed in both structural phases of LiFeSi(2)O(6). The soft mode inducing the phase transition is revealed at the Z point of the Brillouin zone of the high-symmetry C2/c phase. The pressure dependence of the soft mode is studied and the mechanism of the structural phase transition in LiFeSi(2)O(6) is discussed.  相似文献   

16.
The pressure dependence of the first-order Raman peak and two second-order Raman features of ThO2 crystallizing in the fluorite-type structure is investigated using a diamond anvil cell, up to 40GPa. A phase transition from the fluorite phase is observed near 30 GPa as evidenced by the appearance of seven new Raman peaks. The high pressure phases of ThO2 and CeO2 exhibit similar Raman features and from this it is believed that the two structures are the same, and have the PbCl2-type structure. The pressure dependence dω/dP of the observed phonons and their mode Grüneisen parameters are similar to the isostructural CeO2. The observed second-order Raman features are also identified from the calculated phonon dispersion curves for ThO2.  相似文献   

17.

The phase relations and equations of state of ZrO 2 and HfO 2 high-pressure polymorphs have been investigated by means of in situ observation using multi-anvil type high-pressure devices and synchrotron radiation. Baddeleyite (monoclinic ZrO 2 ) transforms to two distorted fluorite (CaF 2 )-type phases at 3-4 GPa depending on temperature: an orthorhombic phase, orthoI, below 600 °C and a tetragonal phase, which is one of the high-temperature forms of ZrO 2 , above 600 °C. Both orthoI and tetragonal phases then transform into another orthorhombic phase, orthoII, with a cotunnite (PbCl 2 )-type structure above 12.5 GPa and the phase boundary is almost independent of temperature. OrthoII is stable up to 1800 °C and 24 GPa. In case of HfO 2 , orthoI is stable from 4 to 14.5 GPa below 1250-1400 °C and transforms to the tetragonal phase above these temperatures. OrthoII of HfO 2 appears above 14.5 GPa and is stable up to 1800 °C at 21 GPa. The unit cell parameters and the volumes of these high-pressure phases have been determined as functions of pressure and temperature. The orthoI/tetragonal-to-orthoII transition of both ZrO 2 and HfO 2 is accompanied by about 9% volume decrease. The bulk moduli of orthoII calculated using Birch-Murnaghan's equations of state are 296 GPa and 312 GPa for ZrO 2 and HfO 2 , respectively. Since orthoII of both ZrO 2 and HfO 2 are quenchable to ambient conditions, these are candidates for super-hard materials.  相似文献   

18.
利用第一性原理平面波赝势密度泛函理论, 并结合准谐德拜模型, 计算了立方萤石结构ErH2在不同温度和压强下的体积、热膨胀系数、体弹模量和等体热容等弹性性质及热力学性质。在温度高于1 100 K的条件下,计算出的等体热容趋近于Dulong-Petit极限。得到了绝对零度、零压强下ErH2的该结构的晶格常数为0.523 2 nm,与实验值0.523 0 nm非常接近。由不同的原胞体积得出了该体系的单点能与原胞体积的关系的数据;从计算出的高压下的弹性常数,根据立方晶系的力学稳定性条件,推断出立方萤石结构ErH2的相变压力约为20 GPa。  相似文献   

19.
An investigation of structural stabilities, electronic and optical properties of SrF2 under high pressure is conducted using a first-principles calculation based on density functional theory (DFT) with the plane wave basis set as implemented in the CASTEP code. Our results predict that the second high-pressure phase of SrF2 is of a Ni2In- type structure, and demonstrate that the sequence of the pressure-induced phase transition of SrF2 is the fluorite structure (Fm3m) to the PbC12-type structure (Pnma), and to the Ni2In-type phase (P63/mmc). The first and second phase transition pressures are 5. 77 and 45.58 GPa, respectively. The energy gap increases initially with pressure in the Fm3m, and begins to decrease in the Pnma phases at 30 GPa. The band gap overlap metallization does not occur up to 210 GPa. The pressure effect on the optical properties is discussed.  相似文献   

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