高压下钼的声子色散的改进分析型嵌入原子法研究

应用改进分析型嵌入原子法模型计算了不同高压下金属钼的原子力常数和动力学矩阵,重现了压强下金属钼沿[00ζ]、[0ζζ]和[ζζζ]3个高对称方向上声子色散的实验结果,预测了钼在压强分别为60、80和100 GPa时的声子色散曲线。结果表明:压强分别为0.1 MPa、17 GPa和37 GPa时金属钼的声子色散曲线的模拟结果和实验值符合较好,特别在低频附近二者几乎一致,而在布里渊区的边界点附近,两者在数值上略有差异;在压强分别为60、80和100 GPa时所预测的声子色散曲线和常压下声子色散曲线的形状都非常相似;高压下所有振动支的振动频率均高于常压下的振动频率,且振动频率随压强的增大而增大。     

MoP在高压下的电子,声子和电声耦合性质的第一性原理计算

使用第一性原理方法,研究了拓扑材料MoP在高压下的电子结构和晶格动力学行为.高压下MoP的晶体结构和费米面附近的电子能带相对稳定,但是声子能谱以及电声子耦合参数随着压强的增大有明显的变化.声子谱中高频光学支逐渐硬化,低频声学支中也有部分出现明显软化,体系的电声子耦合随压强的增大而逐步变强,导致超导转变温度从常压下的零提高到30 GPa时的0.16 K,最后在50 GPa时提高到1.21 K,与实验的变化趋势基本一致.研究揭示了高压下MoP中出现的超导现象主要是电声子耦合造成的,为理解实验观测到的拓扑超导共存现象提供了一定的理论支持.     

B2型钽钨有序合金的声子色散关系的研究

应用改进分析型嵌入原子法模型和晶格动力学理论,计算了金属钽和钨以及B2型钽钨有序合金的原子力常数和动力学矩阵,模拟了金属钽和钨沿[ζ00]、[ζζ0]和[ζζζ]三个对称方向以及B2型钽钨有序合金沿[ζζ0]、[11ζ]、[ζζζ]和[ζ00]四个对称方向的声子色散曲线,并分析了B2型钽钨有序合金的振动特性.结果表明:金属钽和钨的声子色散曲线的模拟结果和实验值符合较好,特别在低频附近二者几乎一致;B2型钽钨有序合金中既有声频振动支又有光频振动支,光频支的振动频率均大于声频支的振动频率,且光频带和声频带之间由宽度约为0.82THz的空带隔开;在[ζζ0]对称方向上有六个独立振动模,在[11ζ]、[ζζζ]和[ζ00]对称方向上六个振动模均兼并为四个独立振动模,且各振动支的振动方向不尽相同.     

钍基碳化物ThC的高压结构稳定性研究

钍基碳化物ThC是重要的核材料,基于第一性原理计算,我们研究了ThC的结构稳定性及相变.声子色散曲线表明基态结构的晶格能够稳定到42 GPa附近,当压力继续升高时虚频的出现表明了动力学的不稳定.经比较基态Fm-3m及高压相Pnma结构的自由能,发现零温下,相变压力为22.4 GPa,符合声子色散曲线的结果,同时预测了两种结构的相变边界.     

高温高压下钼的结构稳定性研究

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.     

第一性原理计算高压下金红石TiO2的结构不稳定性及热学性质

采用第一性原理计算研究了金红石TiO₂结构在高压下的不稳定性及热力学性质. 计算的高压下结构参数和零压的声子色散曲线与实验数据十分吻合. 进一步模拟了在不同压力下的声子曲线,在压力下,声子曲线不断软化,?点附近的振动频率不断减小直至虚频,意味着结构的不稳定,根据计算的不同压力下的弹性常数获得了其力学不稳定性,结果表明金红石结构TiO₂在压力高于17.7 GPa时变得不稳定. 根据准谐近似,获得了金红石TiO₂结构的热力学性质,计算结果与现有     

BaF2高压相变行为的第一性原理研究

通过理论计算研究了BaF₂在高压下的晶体结构及物理性质.结果表明,在3.5和18.3 GPa,BaF₂依次经历了Fm■m-Pnma-P6₃/mmc两次结构相变,相变过程伴随着体积的塌缩,均为一级相变.约15 GP时,Pnma相晶轴压缩性出现异常,表现为随压强增大,晶轴b_o轻微增加,a_o略微减小.对其电子态密度进行分析发现,在16 GPa以后,由于F1原子的p_y+p_z与p_x轨道电子离域,导致其带隙随压强增加而降低.在约20 GPa时,Pnma相完全转变为P6₃/mmc相,相变完成.对BaF₂的拉曼峰位随压强变化进行了计算,为其高压拉曼光谱行为提供了相应的理论依据.计算了P6₃/mmc相在不同压强下的声子色散曲线,揭示了其卸压过程中的滞后机制,计算结果还预测该物相至少可以稳定到80 GPa.     

面心立方金属声子色散曲线的数值模拟

把分析型嵌入原子法（AEAM）和晶格动力学理论相结合,在三维布喇菲晶格振动模型的基础上模拟了面心立方金属Au、Ag、Pt、Cu和Ni沿[00ζ]、[0ζζ]、[ζζζ]和[0ζ1]4个对称方向的声子色散曲线.结果表明：模拟曲线与实验点线符合的较好,特别在低频附近二者几乎一致,而在纵波模（L）q=（001）2π/a,q=...     

立方面心C60晶体晶格振动的研究

采用C60 分子之间相互作用势的Kihara形式 ,研究了立方面心C60 晶体的晶格振动问题 ,得到了质心振动沿 [111]、[110 ]及 [10 0 ]方向的声子散射圆频率分布曲线及C60 晶格振动频率的态密度分布 .采用所得到的C60晶格振动频率的态密度分布 ,计算了晶体C60 在 2 98K时的等压热容 ,所得数值与实验值相符 .     

LiAHl_4晶体结构及稳定性的第一性原理研究（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,研究高压下三元碱金属氢化物LiAlH_4的相变行为,分析了LiAlH_4高压相变的物理机制。研究表明,在1.6GPa时LiAlH_4发生了相变,从α-LiAlH_4转变为空间群为I2/b的β-LiAlH_4,相变时伴随18%的体积坍塌,即一级相变。通过分析声子色散曲线得出,相变与声子软化有关。Millikan布局分析表明,常压相(α-LiAlH_4)是很有潜力的储氢材料。     

LiAlH_4晶体结构及稳定性的第一性原理研究（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,研究高压下三元碱金属氢化物LiAlH_4的相变行为,分析了LiAlH_4高压相变的物理机制。研究表明,在1.6 GPa时LiAlH_4发生了相变,从α-LiAlH_4转变为空间群为I2/b的β-LiAlH_4,相变时伴随18%的体积坍塌,即一级相变。通过分析声子色散曲线得出,相变与声子软化有关。Millikan布局分析表明,常压相(α-LiAlH_4)是很有潜力的储氢材料。     

高温高压下碳化钨晶体的结构、力学、电子、光学以及热力学性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论中的广义梯度近似对碳化钨晶体的三种结构(碳化钨相、闪锌矿相以及纤锌矿相)进行了优化,得到能量最低的稳定构型,并在此基础上计算了它的力学、电子、光学和高温高压下的热力学性质.研究表明:在0～300 GPa压力范围内,碳化钨相具有最高的稳定性.同时,高压下碳化钨相的弹性常数满足Born-Huang准则,且0 GPa和300 GPa下的声子色散没有虚频,证明了高压下碳化钨相的静力学稳定性和动力学稳定性.电子性质表明了碳化钨的金属性.光学性质表明碳化钨在高能区很难吸收光.热力学性质的研究表明:体积比V/V_0对压强的变化更敏感;高温时C_V曲线近似一条直线;给定压强下热膨胀系数α在600 K温度以上增长非常缓慢;压强对德拜温度Θ_D的影响较大;在低压下格林艾森系数γ的变化较大.     

声子色散和磁场对极性晶体中极化子自陷能的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散和磁场对极性晶体中极化子振动频率和自陷能的影响.计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了极性晶体中极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数之间的变化关系.数值计算结果表明极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数的增大而增大.     

高温高压下碳化钨晶体的结构、力学、电子、光学以及热力学性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论中的广义梯度近似对碳化钨晶体的三种结构(碳化钨相、闪锌矿相以及纤锌矿相)进行了优化，得到能量最低的稳定构型，并在此基础上计算了它的力学、电子、光学和高温高压下的热力学性质.研究表明:在0～300 GPa压力范围内，碳化钨相具有最高的稳定性.同时，高压下碳化钨相的弹性常数满足Born-Huang准则，且0 GPa和300 GPa下的声子色散没有虚频，证明了高压下碳化钨相的静力学稳定性和动力学稳定性.电子性质表明了碳化钨的金属性.光学性质表明碳化钨在高能区很难吸收光.热力学性质的研究表明:体积比V/V_0对压强的变化更敏感;高温时C_V曲线近似一条直线;给定压强下热膨胀系数α在600 K温度以上增长非常缓慢;压强对德拜温度Θ_D的影响较大;在低压下格林艾森系数γ的变化较大.     

高压下FCC相金属氢结构稳定性和非谐效应的理论研究

利用第一性原理分子动力学方法研究金属氢体系的非简谐效应, 给出金属氢的声子谱, 讨论金属氢声子谱的温度效应。计算得到氢的同位素氕、氘和氚的FCC相在非零温下的声子谱, 不同温度下的声子谱对比发现零温下3.6 TPa为热力学稳定的临界压强点, 而有限温度下(100 K)临界压强点降到2.8 TPa, 非简谐效应显著地改变了体系的结构稳定性和声子振动性质。     

过渡金属钼高压物性的第一原理研究北大核心CSCD

在平面波赝势密度泛函理论的框架下,利用广义梯度近似(GGA)计算了体心立方(bcc)和双层密排六方(dhcp)结构的Mo在不同体积下的总能和焓值,算得的等温压缩线与前人的计算结果符合较好。对焓值作差,预测了620GPa压强附近bcc→dhcp的结构相变。根据声子谱的计算结果可知,在高压下,bcc结构可能会向dhcp或9R结构转变。力学稳定性的计算结果进一步显示,在620GPa以上,dhcp-Mo是能够稳定存在的相。结合准谐德拜模型研究了Mo在高压下的热力学性质,计算结果表明,在620GPa附近,bcc和dhcp结构Mo的热力学性质并无显著差异。     

基于第一性原理的固氦零点振动能的量子理论计算

基于第一性原理,运用原子团簇理论和Hartree-Fock Self-Consistent-Field从头算法计算了高压固氦hcp结构在平衡位置r=1.75-2.6附近的原子相互作用能,并使用1stOpt软件拟合出固氦的零点振动频率,得到零点振动能、Gruneisen系数及零点振动压强,最后与实验值做了比较.结果表明:固氦晶体在其各自平衡位置附近的运动可近似为简谐振动;固氦晶体的零点振动频率随着摩尔体积的增大而减小;零点振动能占多体相互总能的比例超过5%,已不可忽略,其比例随摩尔体积的增加而增大;零点振动能随原子间距和摩尔体积的增大而减小;Gruneisen系数随着摩尔体积的增大而增大,并始终处于1和2之间;零点振动引起的压强与实验值曲线趋势完全一致,但比实验值稍小,零点振动压强对总压强的贡献随着摩尔体积的增大由8%增大到50%左右,由此引起的零点振动压强值的贡献越来越大.     

过渡金属钼高压物性的第一原理研究

在平面波赝势密度泛函理论的框架下,利用广义梯度近似(GGA)计算了体心立方(bcc)和双层密排六方(dhcp)结构的Mo在不同体积下的总能和焓值,算得的等温压缩线与前人的计算结果符合较好。对焓值作差,预测了620GPa压强附近bcc→dhcp的结构相变。根据声子谱的计算结果可知,在高压下,bcc结构可能会向dhcp或9R结构转变。力学稳定性的计算结果进一步显示,在620GPa以上,dhcp-Mo是能够稳定存在的相。结合准谐德拜模型研究了Mo在高压下的热力学性质,计算结果表明,在620GPa附近,bcc和dhcp结构Mo的热力学性质并无显著差异。     

高压下TiN等结构相变的第一性原理研究

 利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法和线性响应理论，研究了TiN的物态方程、电子能带结构和声子色散曲线随压强的变化关系。结果表明：TiN 的电子能带结构并未随着压强的增加而出现反常，没有出现电子的拓扑结构相变；零压下出现软化的声子模式并没有随着压强的增加而继续软化。因此可以认为在0～12 GPa 压强范围内，TiN 发生等结构相变的原因不是由于电子的拓扑形貌发生变化和声子软化引起的。     

外压下VN相变和力学性质的第一性原理研究

运用基于赝势平面波基组的密度泛函程序VASP并结合Quantum ESPRESSO,Phonopy软件包对压力下VN的结构、力学性质、声子色散关系进行了第一性原理的研究.分别对NaCl型（B1）,CsCl型（B2）,WC型（Bh）三种构型的VN进行了计算,三种结构的体积能量曲线、焓压关系和声子谱表明在常压下六角WC结构与立方结构相比更稳定.随着压力增加VN由Bh结构到B1结构的相变点发生在30GPa左右,而B1结构到B2结构的相变点可能发生在150GPa左右.常压下三种结构的VN是力学稳定的,其弹性常数和弹性模量都有随压强的增大而增加的趋势,三者都是脆性材料.B1结构和B2结构坐标基矢方向上的杨氏模量数值与体对角线方向上的差距较大,体现出明显的各向异性.随压力的增加B1结构各向异性程度增大而B2结构各向异性程度减小