Hf-C体系的高压结构预测及电子性质第一性原理模拟?

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彭军辉, 曾庆丰, 谢聪伟, 朱开金, 谭俊华. 2015: Hf-C体系的高压结构预测及电子性质第一性原理模拟?, 物理学报, null(23): 236102. doi: 10.7498/aps.64.236102
引用本文: 彭军辉, 曾庆丰, 谢聪伟, 朱开金, 谭俊华. 2015: Hf-C体系的高压结构预测及电子性质第一性原理模拟?, 物理学报, null(23): 236102. doi: 10.7498/aps.64.236102
Peng Jun-Hui, Zeng Qing-Feng, Xie Cong-Wei, Zhu Kai-Jin, Tan Jun-Hua. 2015: High-pressure structure prediction of Hf-C system and first-principle simulation of their electronic prop erties, Acta Physica Sinica, null(23): 236102. doi: 10.7498/aps.64.236102
Citation: Peng Jun-Hui, Zeng Qing-Feng, Xie Cong-Wei, Zhu Kai-Jin, Tan Jun-Hua. 2015: High-pressure structure prediction of Hf-C system and first-principle simulation of their electronic prop erties, Acta Physica Sinica, null(23): 236102. doi: 10.7498/aps.64.236102

Hf-C体系的高压结构预测及电子性质第一性原理模拟?

High-pressure structure prediction of Hf-C system and first-principle simulation of their electronic prop erties

  • 摘要: 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F mˉ3m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I mmm.而在400 GPa时, HfC的结构再次发生相变,空间群为P nma.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Hf6 C5是稳定的;压力分别大于102.5 GPa和215.5 GPa时, Hf2 C和HfC2变成稳定化合物; HfC的相变路径为F mˉ3m→C 2/m→P nma,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, P nma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。
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出版历程
  • 刊出日期:  2015-12-15

Hf-C体系的高压结构预测及电子性质第一性原理模拟?

  • 太原工业学院材料工程系,太原 030008; 西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,西安 710072
  • 西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室,西安,710072
  • 太原工业学院材料工程系,太原,030008

摘要: 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F mˉ3m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I mmm.而在400 GPa时, HfC的结构再次发生相变,空间群为P nma.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Hf6 C5是稳定的;压力分别大于102.5 GPa和215.5 GPa时, Hf2 C和HfC2变成稳定化合物; HfC的相变路径为F mˉ3m→C 2/m→P nma,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, P nma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。

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