GaP相变及热力学性质的理论研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了闪锌矿和氯化钠结构的GaP的相变及热力学性质.对两种结构的能量体积曲线做公切线,得到了从闪锌矿到氯化钠结构的相变压力约为26.2GPa,与实验结果一致.通过准谐德拜模型得到了不同温度下体积和热膨胀系数与压强的关系,以及不同压强下热容与温度的关系.     

金红石→萤石TiO2相变的第一性原理计算

利用第一性原理平面波密度泛函理论并结合准谐德拜模型,对TiO₂从金红石结构到萤石结构的相变进行理论研究.依据焓相等原理,得到TiO₂从金红石结构到萤石结构的相变压强为45.32 GPa,并通过吉布斯能的计算发现相变压强随温度的增加而增加,运用拟合的方法估计实验条件下的相变压强(温度为1900-2100K时,P_t=47.604~47.756 GPa).运用等吉布斯能原理,得到零压下从金红石到萤石结构TiO₂的相变温度为2029 K.计算结果与实验及其他理论值相符,并通过准谐德拜模型成功获得相变前后的结构和热力学性质,如相对体积、热膨胀系数、热容和德拜温度等.     

ZnSe相变、电子结构的第一性原理计算

基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,对闪锌矿结构(ZB)和岩盐结构(RS)的ZnSe在0—20GPa高压下的几何结构、态密度、能带结构进行了计算研究,分析了闪锌矿结构ZnSe和岩盐结构ZnSe的几何结构.在此基础上,研究了ZnSe的结构相变、弹性常数、成键情况以及相变压强下电子结构的变化机理.结果发现:通过焓相等原理得到的ZB相到RS相的相变压强为15.3GPa,而由弹性常数判据得到的相变压强为11.52GPa,但在9.5GPa左右并没有发现简单立方相的出现;在结构相变过程中,sp3轨道杂化现象并未消除,Zn原子的4s电子在RS相ZnSe的导电性中起主要贡献.     

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     

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.     

ZnS结构相变、电子结构和光学性质的研究

运用第一性原理平面波赝势和广义梯度近似方法, 对闪锌矿结构(ZB)和氯化钠结构(RS) ZnS的状态方程及其在高压下的相变进行计算研究, 分析相变点附近的电子态密度、能带结构和光学性质的变化机理. 结果表明: 通过状态方程得到ZB相到RS相的相变压强值为18.1 GPa, 而利用焓相等原理得到的相变压强值为18.0 GPa; 在结构相变过程中, sp³轨道杂化现象并未消失, RS相ZnS的金属性明显增强; 与ZB相ZnS相比, RS相ZnS的介电常数主峰明显增强, 并向低能方向出现了明显偏移, 使得介电峰向低能方向拓展, 在低能区电子跃迁大大增强. 关键词： 硫化锌 相变 电子结构 光学性质     

高压下ZnO的结构、弹性性质和吸收光谱的第一性原理研究

 运用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势方法（PWP）,结合局域密度近似（LDA）以及广义梯度近似（GGA）,系统地研究了ZnO的纤锌矿结构（B4结构）,NaCl结构（B1结构）和CsCl结构（B2结构）在不同压强下的几何结构、弹性性质和吸收光谱。详细研究了ZnO发生的两次相变（B4→B1及B1→B2相变）,得到了不同近似下的相变压强,以及两次相变过程中其弹性常数随压强的变化,并分析了这种变化与相变的关系。发现在高压作用下,ZnO的吸收光谱发生蓝移。通过计算结果和实验结果的比较可以看出,LDA近似下的计算结果更加符合实验结果。     

面心立方金属铈的高压电子结构研究

本文简要介绍了我们开发的基于密度泛函理论和动力学平均场理论（DFT+DMFT）的全自洽的的计算程序,并运用该程序研究了面心立方金属铈的等结构相变. 动力学平均场采用的是目前公认的最为准确和高效的连续时间蒙特卡罗方法作为杂质求解器. 我们首先分别计算了 和 相的电子态密度,该结果可以正确的描述两个相的电子结构特征. 然后计算了不同温度下的相变前后的电子结构,从中可以得到电子结构在不同温度下的相变过程,与之前的实验结果一致. 这一工作为以后进一步的金属铈的等结构相变研究打下了基础.     

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     

面心立方金属铈的高压电子结构研究

本文简要介绍了我们开发的基于密度泛函理论和动力学平均场理论(DFT+DMFT)的全自洽的的计算程序,并运用该程序研究了面心立方金属铈的等结构相变.动力学平均场采用的是目前公认的最为准确和高效的连续时间蒙特卡罗方法作为杂质求解器.我们首先分别计算了γ和α相的电子态密度,该结果可以正确的描述两个相的电子结构特征.然后计算了不同温度下的相变前后的电子结构,从中可以得到电子结构在不同温度下的相变过程,与之前的实验结果一致.这一工作为以后进一步的金属铈的等结构相变研究打下了基础.     

高压下ZnSe直流和交流电学性质的研究

采用高压原位测量技术在0–35 GPa压力范围内对ZnSe直流和交流电学性质进行了研究. 通过分析直流电学测量结果可知,在实验压力区间内ZnSe经历了由纤锌矿转变为朱砂相再转变为岩盐相的两次相结构转变. 分析温度与材料电阻率的变化关系表明ZnSe在高压下的相变为金属化相变,并通过交流阻抗谱的测量实验证实了这个结论. 进一步比较低压条件下晶粒和晶界电阻的变化,表明朱砂相结构的ZnSe更接近各向同性材料. 关键词： 高压 ZnSe 电学     

Optical absorption of zinc selenide doped with cobalt (Zn1−xCoxSe) under hydrostatic pressure

Abstract

The optical absorption of the diluted magnetic semiconductor Zn_1?xCO_xSe (x = 0.02) has been measured at room temperature under hydrostatic pressure up to 14GPa in a membrane diamond-anvil cell. We found two absorption features: (i) an absorption structure in the energy range 1.6?1.8eV, with a negligible pressure shift (i.e., 0.45 ± 0.05 meV/GPa) which we have identified as the Co²⁺(3d⁷) internal transition ⁴A₂(F)→+⁴T₁(P) and (ii) an onset in the energy range 2?2.7eV which redshifts with pressure (?8.1±0.6meV/GPa). We have attributed such absorption edge to charge transfer between the ZnSe valence band and the Co²⁺(3d⁷) levels.     

高压下ZnSe 纳米带的结构相变及拉曼散射研究

 利用高压原位角散X射线衍射实验研究了ZnSe纳米带的结构稳定性。发现样品在12.6 GPa 附近存在一个从立方闪锌矿型到立方岩盐矿型的结构相变,并且在相变点附近存在较大的体积收缩,相对体积变化率达13%。利用Birch-Murnaghan 状态方程拟合,得到了闪锌矿相的体弹模量约为56 GPa,略低于体材料的体弹模量（约67 GPa）;并得到其立方岩盐矿相的体弹模量约为116 GPa。高压拉曼散射实验结果表明,横光学声子模散射峰在5.5 GPa压力附近发生劈裂,纵光学声子模散射峰在12.8 GPa压力以上逐渐消失。根据角散实验的体弹模量数据,计算得到了闪锌矿相中对应不同声子模式的格林爱森常数。     

High-pressure calculations of the elastic properties of ZnSx Se 1−x alloy in the virtual-crystal approximation

We report first-principles calculation results on the structural and elastic properties of ZnS _x Se_1?x alloy. The calculations done using density functional theory within the local density approximation and employing the virtual-crystal approximation. It is found that the lattice parameter, the phase transition pressure, and the elastic constants (and their derivative with respect to the pressure) follow a quadratic law in x.     

高温高压制备Cr2+: ZnSe单晶及其光学性质

为了得到高质量、大尺寸Cr²⁺: ZnSe中红外激光晶体,以适应高功率全固态中红外激光器的发展要求,在高温高压下全石墨腔内运用布里奇曼晶体生长方法,生长出了高质量Ф 30×120 mm Cr²⁺: ZnSe单晶。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外稳态吸收及荧光光谱等测试方法对晶体的结构及光谱特性进行了表征,并探讨了Cr²⁺: ZnSe晶体中Cr²⁺的能级结构及跃迁机理。结果表明:所生长的Cr²⁺: ZnSe单晶结构均匀,性质稳定,1.97 μm激发的荧光光谱覆盖1.9~3 μm范围,可用于获得2~3 μm全固态中红外激光。     

SrS相变和弹性性质的第一原理计算

利用平面波赝势密度泛函方法和准谐德拜模型研究了SrS从NaCl结构到CsCl结构的相变以及弹性性质.在零温下,我们计算的相变压强为17.9 GPa,这与实验值和其他作者的计算值符合很好.研究还表明:相变压强随温度增加而非线性地增加,然而力学不稳性的压强随温度增加而线性地增加.     

高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质的第一性原理计算

 利用基于密度泛函的第一性原理,计算了高压下TiN的结构转变、弹性和热力学性质。计算结果表明：在压力作用下,TiN经历了从NaCl型结构到CsCl型结构的转变,转变压力为348 GPa;TiN的弹性系数随着压力的增加呈线性增加规律。此外,还给出了德拜温度和热容量这两个重要热力学量与温度和（或）压力的依赖关系。     

Identification of the pressure-induced phase transition of ZnSe with the positron annihilation method

This paper studies the pressure-induced phase transition between zincblende (B3) and NaCl (B1) structure ZnSe by using the hydrostatic pressure first-principles pseudopotential plane wave method. The energy-volume and enthalpy-pressure curves are employed to estimate the transition pressure. It is found that ZnSe undergoes a first-order phase transition from the B3 structure to the B1 structure at approximately 15 GPa derived from the energy-volume relation and 14 GPa based on deduction from enthalpy-pressure data. The pressure-related positron bulk lifetimes of the two ZnSe structures are calculated with the atomic superposition approximation method. In comparison with the 13.4% reduction in volume of ZnSe at the transition pressure, the positron bulk lifetime decreases more significantly and the relative value declines up to 22.3%. The results show that positron annihilation is an effective technique to identify and characterize the first-order phase transition and can give valuable information about changes in micro-scale, such as volume shrinkage and compressibility.     

压力下氮化铝相转变及结构性质的第一性原理研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了AlN的六角纤锌矿结构(B4),岩盐矿结构(B1),过渡态中间相六方结构(Hexa)和过渡态中间相四方结构(Tetra),计算了AlN在不同压力下B4和B1结构和过渡态中间相六方结构和四方结构的焓值,计算发现B4和B1相的转变压力是17.27 GPa,低压区中间相六方结构稳定,高压区中间相四方结构更稳定,AlN的常见的B4结构是直接带隙结构,带隙宽度是4.095 eV,带隙宽度与外压力之间关系符合二次函数方程,与其它理论研究结果一致.