全部
学位论文
会议论文
图书
期刊
报纸
图片
视频
文章
音频
新闻
- VO2金属—绝缘结构相变第一性原理研究
- 作者： 韩斌 来源： 华东师范大学 年份： 2012 文献类型 ： 学位论文 关键词： 声子软模 电 第一性原理 结构相变 声耦合
- 描述： 第一性原理计算方法作为一种不需要任何经验参数的理论计算方法,能在电子结构级别分析材料的各种性能的微观起源,解释实验现象,因而越来越受到材料科研工作者的重视。本论文利用基于密度泛函理论和密度泛函微扰理论的第一性原理方法对二氧化矾(VO2)及碳化硼(B4C)的电子结构和声子色散关系做了系统的研究。结合分析声子色散谱和电子结构,我们最终认为导致VO2和B4C发生结构相变的根本原因是晶体中的电-声耦合相互作用。论文的主要安排如下：在第一章中,我们主要对VO2和B4C的研究现状做简单的介绍。第二章主要介绍第一性原理计算的理论基础,第三章主要介绍论文结果讨论中所需要的一些基本物理知识。第四章的第一节主要对VO2的计算细节及结果进行说明和讨论。计算得到的R相VO2声子色散谱的横声学支沿FM和ГZ方向出现了明显的声子软化现象,尤其是沿FM方向,横声学支已经软化为了负值。负的声子频率通常意味着晶体结构不稳定,很容易发生结构相变。为了探究导致横声学支软化的原因,我们又进一步计算了R相VO2的电子能带图及费米面。通过分析电子能带图和费米面我们发现横声学支中的软模是由孔氏异常引起的。由此我们认为,导致VO2发生金属-绝缘相变的根本原因是VO2晶体中的电-声耦合相互作用。第四章的第二节中主要对B4C的计算细节及结果进行说明和讨论。首先我们研究了沿c轴方向的单轴压力对B4C晶体结构的影响。计算发现当单轴压力增加至η=0.21时(η为晶格矢量沿c轴的压缩率),B4C晶体中的C-B-C原子链发生剧烈的弯曲,这一剧烈的弯曲现象意味着B4C发生了结构相变。为了找出导致相变的根本原因,我们计算了η=0.21时的B4C的声子色散谱。在声子色散谱的横声学支中,我们观察到横声学支沿FL和ГZ方向发生明显的软化现象。而当η=0.21时,B4C的费米面沿FL和ГZ方向同时出现了重叠现象。因此,我们最终认为,电-声耦合作用是导致B4C在高压下发生相变的根本原因。