氧化鈣和碳化硅高壓物性的第一性原理計算.pdf

1、利用第一原理平面波贗勢的密度泛函理論，對CaO和SiC的結構性質、電子性質和它們在高壓下的彈性性質，熱物理性質進行了研究，其中對于CaO的研究偏重于彈性性質的研究；對于SiC的研究以熱力學性質為主，包括比熱、熱膨脹系數、物態(tài)方程、彈性常數。這些研究取得了與已有實驗和理論結果較好相符的計算結果。在缺乏實驗結果的溫度和壓力區(qū)域，也作了計算預測，并且與其他的理論結果或者是用其他方法得到的估算結果進行了比較分析。當然，研究CaO和SiC的熱物理

2、性質時，得先考察它們零溫高壓下的結構相變，因它是熱物理性質研究的起點?？紤]到SiC在電子方面的應用前景，我們也部分的考察了它的電子性質，更為復雜的電子性質的研究有待以后去研究。 作為對CaO高壓彈性性質和熱物理性質研究的基礎，計算了零溫零壓下B1相和B2相CaO的晶格常數、彈性模量及其對壓強的一階導數和彈性常數，得到的結果與實驗和其它理論值相一致，尤其是對高壓下B1相CaO的彈性性質作了重點考察，也對CaO低溫高壓相變進行了研究

3、，發(fā)現由各向同性壓強下機械穩(wěn)定性判定式得出的相變壓約64 GPa，它與我們用等焓法所得出的相變壓62.8GPa相接近，且與實驗相變壓值63 GPa相符合。另外，在高壓下彈性各向異性是負值，這預示著在地球的下地幔CaO是彈性各向異性的。 研究SiC從閃鋅礦結構到氯化鈉結構的相變，依據焓相等原理得到相變壓強值為70.5 GPa，而按兩結構的E_V曲線的公切線所得出的相變壓強值為75.1 GPa。所計算的閃鋅礦結構和氯化鈉結構的SiC

4、在零溫零壓下的晶格常數口、體彈模量B<,0>及其對壓強的一階導數B'<,0>、彈性常數和德拜溫度等與實驗、理論都相符合。這兩種結構相的電子性質和閃鋅礦相高壓下的彈性常數也作了計算討論，結果符合實驗和理論值。通過準諧德拜模型，成功地得到了相對體積與壓強的關系、熱膨脹系數與溫度和壓強的關系、熱容與溫度關系。發(fā)現在1800K以下時，熱容隨溫度的增加而增加、隨壓強增加而減小，但當溫度高于1800K時，由于非諧效應的影響，熱容值接近所有固體在高溫