Grüneisen系数与铝的高温高压状态方程

基于Gray金属三相状态方程模型,分别采用ργ=常数,Gray,GRIZZLY的Grüneisen系数模型和从头算给出的Grüneisen系数,系统计算了铝的熔化曲线、等熵压缩线、等温压缩线和等熵卸载线,计算结果与实验数据比较表明;在冲击压力约为500GPa的宽广压力范围,GRIZZLY Grüneisen系数模型是最适合描述铝的热力学特性的形式,ργ=常数模型次之,在高压区,Gray和从头算的Grüneisen系数的计算结果与实验值差距较大. 关键词： Grneisen系数 状态方程 铝     

用分子轨道法研究三乙基铝的结构与性质

采用从头算ＨＯＮＤＯ８．１程序分别选用ＳＴＯ－３Ｇ、６－３１Ｇ、６－２１Ｇ在ＨＦ水平上计算了三乙基铝的电子结构，用半经验分子轨道法ＭＯＰＡＣ６计算了三乙基铝的生成热等热力学性质     

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.     

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.     

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。     

高压下氧化镉弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究

 运用基于密度泛函理论的平面波赝势方法（PWP）,计算研究了氧化镉NaCl结构（B1结构）和CsCl结构（B2结构）在不同压力条件下的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质。交换关联能分别采用广义梯度近似（GGA）和局域密度近似（LDA）。通过比较计算和实验得到的晶格常数和体模量不难发现,LDA的计算结果更符合实验值。在高压的作用下,两种结构的导带能级有向高能级移动的趋势,而价带能级有向低能级移动的趋势,因此直接带隙变大。同时,对照态密度分布图及高压下能级的移动情况,分析了CdO两种结构在高压作用下的光学性质。     

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     

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.     

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。     

铜钨合金高温高压性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三种不同比例铜钨合金(Cu3W,Cu W,Cu W3)的基态及高温、高压下的电子结构、弹性性质和热力学性质.弹性常数计算结果表明Cu3W为结构不稳定相,Cu W和Cu W3为结构稳定相,与声子色散曲线得到的结论一致.通过对态密度的分析,发现随压强的增大,金属键键能增大,并且态密度有向深能级移动的趋势.通过准简谐德拜模型和准简谐近似模型分别计算、分析和对比了三种铜钨合金在不同温度和压强下的体弹模量、热膨胀系数、德拜温度和比热容.     

金属铍热力学性质的理论研究

使用第一性原理方法结合平均场模型研究了压力从0到150GPa、温度从0到1500K，金属铍六角密排结构(hcp)的热力学性质，包括铍的常态性质，等温高压物态方程，以及常压下平衡体积、体弹模量随温度的变化，Hugoniot曲线等.0K物态方程由广义梯度近似下的密度泛函理论计算，粒子热运动的贡献由平均场模型计算.由于铍的Debye温度比较高，计算自由能时考虑了零点振动能修正.计算结果与已有的静力学和冲击波实验数据符合得非常好. 关键词： 热力学性质 物态方程 第一原理计算     

SH（D）和OH（D）自由基基态的结构与势能函数

采用QCISD（T）/ 6-311++G（3df,2pd） 和QCISD/6-311++G（3df,2pd）方法计算优化了SH（D）和OH（D）自由基分子基态X²Π的分子结构和离解能.并采用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie 函数得到了相应的势能函数,由此计算的振转常数与实验光谱数据符合得相当好. 关键词： SH和OH自由基分子 X²Π）')" href="#">基态（X²Π） Murrell - Sorbie函数 势能函数     

Thermal equation of state, and melting and thermoelastic properties of bcc tantalum from molecular dynamics

We performed molecular dynamics simulations with the extended Finnis-Sinclair (EFS) potential to investigate thermal equation of state (EOS), and melting and thermoelastic properties of tantalum. The agreement of the obtained thermal EOS with experiments at ambient conditions is reasonably good. The EFS potential with the two-phase method also reproduced very satisfyingly the high-pressure melting curve, excellently consistent with both the experiments of melting temperature at ambient pressure and shock melting at high pressure. From molecular dynamics simulations, we also obtained the thermoelastic properties of Ta for temperatures up to 3000 K at ambient pressure. Fully including anharmonic effects in molecular dynamics, our calculated elastic constants are in excellent agreement with experimental data. Shear modulus G decreases quickly with increasing temperature.     

Surface tension,shear viscosity and isothermal compressibility of liquid C60 along the liquid-vapour coexistence

The correlations between the surface tension, shear viscosity, and isothermal compressibility, are investigated for liquid C₆₀ at extended regions of temperature and pressure. An improved equation of state [EOS] is employed, based on hard-core plus three Yukawa potential [HC3YK] which facilitates the analytically accurate series mean spherical approximation [SMSA] formalism for the free energy. The present equation of state is utilized to obtain analytical expressions for the thermodynamic functions of interest and discuss the validity of their mutual relations along the spinodal curve of C₆₀.     

High-pressure melting of molybdenum

The melting curve of the body-centered cubic (bcc) phase of Mo has been determined for a wide pressure range using both direct ab initio molecular dynamics simulations of melting as well as a phenomenological theory of melting. These two methods show very good agreement. The simulations are based on density functional theory within the generalized gradient approximation. Our calculated equation of state of bcc Mo is in excellent agreement with experimental data. However, our melting curve is substantially higher than the one determined in diamond anvil cell experiments up to a pressure of 100 GPa. An explanation is suggested for this discrepancy.     

p，n型掺杂剂与Mn共掺杂GaN的电磁性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算Mg,Zn,Si,O和Mn共掺GaN,分析比较共掺杂后的电子结构和磁学性质,并分别用平均场近似的海森伯模型和Zener理论估算共掺杂后体系的居里温度（T_C）.计算表明：共掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,具有半金属性,能产生自旋注入.p型共掺杂（GaN：Mn-Mg＼Zn）后体系具有较GaN：Mn更稳定的FM态且能使T_C升高;而n型共掺杂（GaN：Mn-Si＼O）后体系FM态稳定性 关键词： Mg Zn Si O和Mn共掺GaN 第一性原理 T_C）')" href="#">居里温度（T_C）     

一种简化维里型状态方程预测高温甲烷PVT关系

为满足描述爆轰环境下高温气体高温、中高压状态的需求,本文提出了一种基于Lennard-Jones(LJ)势能函数的简化维里型状态方程Han-Long(HL).应用HL状态方程计算了甲烷1000 K以上112组理论和实验数据,计算所得体积平均绝对偏差约为1%,最大误差为3.28%,远低于DMW状态方程和BS状态方程的计算偏差.采用HL状态方程计算了甲烷冲击试验的热力学数据,计算所得体积偏差均小于3%.结果表明,HL状态方程能够很好的描述高温甲烷的热力学状态.     

液相及固/液混合相区金属物态方程Grover模型存在的问题及修正

借助无序熵的概念, 直接推导出了液相金属的物态方程. 再利用固/液混合相区的熔化分数与其中固相、液相比体积之间的一般性关系, 替代了传统Grover模型中采用的熔化分数与温度成正比的近似条件, 得出更准确的固/液混合相区状态方程的表述形式. 修正后的物态方程解决了传统Grover模型中的固线、液线以及熔化线在P-T图上不一致的问题, 得到了更为符合物理事实的结果.     

Equation of state for technetium from X‐ray diffraction and first-principle calculations

The ambient temperature equation of state (EoS) of technetium metal has been measured by X-ray diffraction. The metal was compressed using a diamond anvil cell and using a 4:1 methanol-ethanol pressure transmitting medium. The maximum pressure achieved, as determined from the gold pressureEquation of state for technetium from X-ray diffraction and first-principle calculations scale, was 67 GPa. The compression data shows that the HCP phase of technetium is stable up to 67 GPa. The compression curve of technetium was also calculated using first-principles total-energy calculations. Utilizing a number of fitting strategies to compare the experimental and theoretical data it is determined that the Vinet equation of state with an ambient isothermal bulk modulus of B_0T=288 GPa and a first pressure derivative of B′=5.9(2) best represent the compression behavior of technetium metal.     

First-principles calculations of the structural, electronic and optical properties of cubic BxGa1−xAs alloys

Density functional calculations are performed to study the structural, electronic and optical properties of technologically important B_xGa_1−xAs ternary alloys. The calculations are based on the total-energy calculations within the full-potential augmented plane-wave (FP-LAPW) method. For exchange-correlation potential, local density approximation (LDA) and the generalized gradient approximation (GGA) have been used. The structural properties, including lattice constants, bulk modulus and their pressure derivatives, are in very good agreement with the available experimental and theoretical data. The electronic band structure, density of states for the binary compounds and their ternary alloys are given. The dielectric function and the refractive index are also calculated using different models. The obtained results compare very well with previous calculations and experimental measurements.