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.     

CeO_2纳米八面体高压结构相变的Raman研究(英文)

利用高压原位拉曼光谱技术研究了非静水条件对CeO2纳米八面体高压结构相变的重压影响。研究表明:在非静水条件下(无传压介质),当压力达到26 GPa时,CeO2纳米八面体发生由立方萤石型结构到正交α-PbCl2型结构的可逆结构相变,相变压力低于相应的体材料(30 GPa)。相反,在准静水压条件下,CeO2纳米八面体的相变压力为33 GPa,高于其体材料。研究表明,实验条件对CeO2纳米八面体结构稳定性具有重要影响。     

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。     

室温下Fe62Ni27Mn11（wt%）合金的压致fcc-hcp相变

 本文采用Mao-Bell型金刚石对顶砧（DAC）及高压在位（in situ）粉末X光衍射照相方法研究了Fe₆₂Ni₂₇Mn₁₁（wt%）合金在0~43.2 GPa压力范围内的压致结构相变和等温压缩行为，实验结果表明，该合金在低压时为fcc结构，在19.4 GPa压力附近出现压致fcc→hcp结构相变，直到43.2 GPa一直保持fcc、hcp二相共存；相变过程中，二相的molar体积相同；高压hcp相得晶格参数比值c/a基本上不随压力而变，可以表示为c/a=1.630±0.006；在卸压过程中，hcp相可保持到5.8 GPa，当卸压到常压时，该合金完全恢复到fcc结构；用Murnaghan等温固体状态方程对其压缩数据进行最小二乘法拟合，得到B₀=(166±12) GPa，B₀'=5.2±0.5；本文还给出了该合金的压致fcc→hcp结构相变模型，并对存在很宽的二相共存区间问题进行了初步探讨。     

ZnS:Eu纳米晶的高压相变研究

采用同步辐射能量色散X射线衍射技术和金刚石对顶砧高压装置,对ZnS:Eu纳米晶进行了原位高压X光衍射实验.最高压力为30.8Pa.当压力为11.5GPa时,ZnS:Eu发生了一次从纤锌矿到闪锌矿的结构相变.在压力为16.0GPa时,又发生了明显的结构相变,相变后的结构为岩盐矿,其相变压力较体材料高.得到了Birch-Murnaghan状态方程、ZnS:Eu纳米晶的体模量和压力导数.ZnS:Eu纳米晶的体模量高于体材料的值,表明纳米材料较体材料的硬度高.     

纳米二氧化铈的高压拉曼光谱研究

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。     

压致硼酸盐晶态物质的非晶化现象研究

 本文用X射线衍射、Eu²⁺的发射谱与激发谱、拉曼谱以及扫描电镜（SEM）颗粒形貌，研究了常压下合成的具有正交结构的SrB₂O₄:Eu²⁺晶体在3.0~7.0 GPa压力下的晶态非晶化现象。分析结果表明，压力导致晶粒细化和晶态非晶化。晶粒尺寸由常压下的微米量级细化为几十个纳米量级，随压力的变化为：2 μm（0.1 MPa），49.4 nm（3.0 GPa），29.7 nm（5.0 GPa），25.1 nm（7.0 GPa）。晶态与非晶态体积比随压力增加而减小，分别为：70/30（3.0 GPa），63/37（5.0 GPa），57/43（7.0 GPa）。在压力下Eu²⁺是处在晶态与非晶态两种不同的低对称的环境中。纳米级晶粒是以亚晶粒形式存在于微米级大晶粒中的，压致非晶态可能组成了纳米亚晶粒的界面区。     

低孔隙度疏松锡的高压声速与相变

为研究微孔洞对锡的高压相变的影响, 对含亚微米孔洞的疏松锡(疏松度m=1.01)进行了冲击加载-卸载实验. 利用DPS(Doppler pins system)测得了31.8-66.1 GPa冲击压力下疏松锡/LiF界面粒子的速度剖面, 获得了各压力下的纵波声速与体波声速, 给出了该疏松锡的冲击熔化起始压力约为49.1 GPa, 获得了各压力下的剪切模量与泊松比. 结合密实锡与疏松锡的高压纵波声速、体波声速与剪切模量, 界定密实锡的冲击熔化压力在53.5-62.3 GPa之间, 高于疏松锡的值, 表明微孔洞明显降低了冲击熔化压力. 对密实锡准确的冲击熔化压力值还需要进一步的实验数据. 测试的固态压力范围内的声速数据没有明显奇异点, 表明疏松锡没有类似密实锡的固态bcc 相变发生.     

CaF2纳米晶粒结构相变行为的尺寸依赖性（英文）

利用原位高压同步辐射X射线衍射方法,对尺寸为11 nm的CaF₂纳米晶粒进行高压结构相变和压缩特性研究。当压力为12 GPa时,观察到由萤石结构向α-PbCl₂结构转变的一次相变,该相变压力点远高于体材料,但略低于粒径更小的CaF₂纳米晶体。相比体材料,纳米尺寸的CaF₂样品的体弹模量更大,说明其更难被压缩。当压力释放至常压时,11 nm的CaF₂纳米晶粒的α-PbCl₂型亚稳相结构被保留下来,相变不可逆。分析了影响11 nm CaF₂纳米晶粒独特高压行为的原因,判定尺寸效应为主要因素,该尺寸下较高的表面能导致结构稳定性增强和体积模量增加。     

纳米多晶铁的冲击相变研究

利用分子动力学方法研究了不同晶粒度的纳米多晶铁在冲击压缩下的结构相变过程,模拟结果表明:纳米多晶铁的冲击结构相变(由体心立方(bcc)结构 α 相到六角密排(hcp)结构 ε 相)发生的临界冲击应力在15 GPa左右.纳米多晶铁在经过弹性压缩变形后,晶界导致的塑性变形开始发生,然后大多数相变从晶界成核并最终发展为大规模相变.不同变形过程在应力和粒子速度剖面上能得到清晰的体现,并通过微观原子结构分析分辨.冲击压缩后的微观结构以晶界原子和以fcc结构原子充当孪晶界的hcp原子为主.晶粒度明显影响晶界变形及相变 关键词： 冲击相变 纳米多晶铁 冲击波 分子动力学     

z切LiTaO3单晶的冲击相变研究

利用二级轻气炮加载下的冲击Hugoniot线(冲击波速度D-粒子速度u关系)和粒子速度剖面测量，结合基于密度泛函理论的平面波赝势计算研究了z切LiTaO₃单晶的高压相变.实验发现，D-u关系在u=0.95km/s附近出现明显拐折；实测波剖面中25.9 GPa和32.6 GPa时观测到弹-塑性双波结构，而终态压力为42.7 GPa和53.0 GPa时则为三波结构.上述结果都清楚地表明z切LiTaO₃单晶冲击相变的发生，相变起始压力约为37.9 GPa.同时，理论计算的菱形相(R3c对称群)压缩线与低压实验数据符合较好，而正交相(Pbnm对称群)压缩线则与扣除热压贡献的高压实验数据相符，由此推断z-切LiTaO₃的高压相为正交结构.从实验和理论上澄清了z切LiTaO₃的相变起始压力和高压相晶体结构的认识，研究工作亦对类似单晶材料的冲击相变研究有参考价值.     

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。     

高压诱致的反式联苯乙烯酮结构相变与化学反应

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置在室温下对反式联苯乙烯酮（Trans, Trans-Dibenzylideneacetone）分子晶体进行了高压拉曼谱、荧光光谱和能量色散X射线衍射（EDXRD）研究。结果表明,在压力为1.0~1.3 GPa时,反式联苯乙烯酮发生了晶体—晶体的结构相变,同时开始伴随有压力诱导的化学反应,反应完成的压力为6.5 GPa。高压X射线研究表明,这次相变有新的共价键产生,可能的化学变化过程是,C＝C双键打开再与相邻的分子结合生成新的共价键。在压力大约为11 GPa时,反式联苯乙烯酮分子晶体再次发生了晶体的结构相变。新产生的物质在卸压后依然保持稳定。     

第一性原理对金的高压相变和零温物态方程的计算

在密度泛函理论下，用缀加平面波加局域轨道方法，分别采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)对金的面心立方晶格结构(fcc)、体心立方晶格结构(bcc)和六角密堆积结构(hcp)的结构能量进行了计算.在GGA下，计算得出fcc向hcp和hcp向bcc的相变分别发生在380GPa 和1250GPa；而LDA下相变分别发生在490GPa和790GPa.当计算压强达到2TPa时，bcc在这两种近似下仍然保持稳定的结构.根据不同体积下不同结构的电子态密度的特征，对发生相变的物理原因进行了定性的分析，在此基础上得到了金的零温状态方程. 关键词： 缀加平面波方法 固态相变 电子态密度 物态方程     

Fe3O4/β-CD的高压电学性质研究

 高压下的电学性质测量是获得材料物理性质的有效手段。利用集成在金刚石对顶砧上的薄膜微电路,测量了高压下Fe₃O₄/β-CD（β-糊精）的电导率,并分析了电导率随压力的变化关系。在0～39.9 GPa范围内,Fe₃O₄/β-CD的电导率随压力的增加而逐渐增大,并呈半导体的特征;而在17.0 GPa处其电导率发生突变,表明样品发生了高压相变。在卸压过程中,电导率随压力的变化呈线性关系,并且卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,推测这是一个不可逆的高压结构相变。     

高压下CaPo弹性性质和热力学性质的第一性原理研究

利用密度泛函理论的平面波赝势方法预测研究了CaPo从岩盐结构(B1结构)到氯化铯结构(B2结构)的相变以及B1结构CaPo高压下的弹性性质以及热力学性质等.通过等焓原理发现B1→B2的相变压力为22.8GPa. 同时计算了B1结构CaPo高压下的弹性常数以及剪切模量、杨氏模量等相关弹性参数,结果发现当压力超过20GPa时,B1结构CaPo开始不稳定了,这和等焓原理所得结果相符合. 最后通过Debye模型成功获取了B1结构C 关键词： 相变 弹性性质 热力学性质 CaPo     

六角相B-C-N化合物的高压相变研究

采用原位高压同步辐射能散X射线衍射和金刚石压砧技术,实验研究了新型超硬材料六角相B0.47C0.23N0.30的高压相变及物理特性,压力范围为1.4～30 GPa.实验结果表明,六角相B..47C0.23N0.30在14.9 GPa压力下发生了相变,形成的新相为六方纤锌矿结构.计算得到了具有六方纤锌矿结构的B0.47C...     

高压下Fe从bcc到hcp结构相变机理的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 分别研究了压力作用下Fe从体心立方 (bcc,α 相) 结构到六角密排(hcp, ε相) 结构相变的两种不同的相变机理: 相变过程中出现亚稳定的面心立方(fcc) 结构(bcc-fcc-hcp) , 以及相变过程中没有出现亚稳定的fcc结构(bcc-hcp) . 计算结果表明: 静水压力条件下, 相变过程中并不会产生亚稳定的fcc结构, 这与最近的原位XRD实验测量结果相一致. 随着压力的增加, fcc-hcp的相变势垒逐渐增加, 压力趋向于阻止Fe从fcc结构到hcp结构的相变. 计算得到了相变过程中原子磁性和结构的详细信息, 分析表明相变过程中涉及复杂的磁性转变, 并且讨论了原子磁性对结构转变影响的物理机理. 此外, 对分子动力学模拟中产生亚稳定的fcc结构的原因也进行了讨论. 关键词： 相变机理 静水压力 第一性原理 铁     

Hf-C体系的高压结构预测及电子性质第一性原理模拟

本论文中, 采用晶体结构预测软件USPEX结合第一性原理方法全面地搜索了Hf-C体系在高压下的晶体结构, 预测得到了两种新的化合物及HfC在高压下的相变路径. 压力低于100 GPa 时, 除了常压下的结构HfC, Hf₃C₂, Hf₆C₅, 并没有得到新的热力学稳定结构. 在200 GPa时, 预测得到了一种新化合物——Hf₂C, 空间群为I4/m; 且HfC的结构发生了相变, 空间群由Fm3m变为C2/m. 在300 GPa时, 预测得到了另一种新化合物——HfC₂, 空间群为Immm. 而在400 GPa时, HfC的结构再次发生相变, 空间群为Pnma. 通过能量计算, 得到了Hf-C体系的组分-压力相图: 在压力分别低于15.5 GPa和37.7 GPa时, Hf₃C₂和Hf₆C₅是稳定的; 压力分别大于102.5 GPa和215.5 GPa时, Hf₂C和HfC₂变成稳定化合物; HfC的相变路径为Fm3m→C2/m→Pnma, 相变压力分别为185.5 GPa 和322 GPa. 经结构优化后, 得到了这四种高压新结构的晶体学数据, 如晶格常数、原子位置等, 并分析了其结构特点. 对于Hf-C 体系中的高压热力学稳定结构, 分别计算了其弹性性质和声子谱曲线, 证明是力学稳定和晶格动力学稳定的. 采用第一性原理软件VASP模拟高压结构的能带结构、态密度、电子局域函数和Bader 电荷分析, 发现HfC(C2/m, Pnma结构), Hf₂C 和HfC₂ 中Hf-C 键具有强共价性、弱金属性和离子性, 且C-C 间存在共价作用.     

三聚氰胺(C_3N_6H_6)的高压Raman与压致结构相变研究

本文在8 7GPa压力范围内研究了三聚氰胺(C3N6H6)的高压原位Raman光谱。通过内、外Raman活性模的压致效应,发现在1 5GPa和6 0GPa压力下该分子晶体发生了压致结构相变。用空间群相关原理确认在1 5GPa压力下它从单斜相转变为三斜相;在6 0GPa压力下又发生了另一次结构相变。然后在室温高压条件下对三聚氰胺进行了原位同步辐射能量散射x-ray衍射实验(EDXD),在14 7GPa压力范围内,观察到常压下为单斜晶系的三聚氰胺经历了两次压致结构相变。在1 3GPa下,三聚氰胺分子晶体从单斜相转变为三斜相;在8 2GPa又转变为正交相。本实验结果为利用三聚氰胺碳氮有机分子晶体高温高压合成超硬C3N4共价晶体的研究提供了重要信息。