LaN的压致结构相变和电子结构的压力效应

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1、摘要本文主要利用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，理论上预言了高压下LaN的压致结构相变和电子结构的压力效应。计算结果显示LaN在高压下从NaCl结构(B1，空间群Fm3m)转变成CsCl结构(B2，空间群Pm3m)，并得到了结构转变压力，以及相应能带结构和带隙宽度的影响。关键词：　第一性原理；高压；结构相变；NaCl结构；CsCl结构15--AbstractThispapermainlybasedonthedensityfunctionaltheory(DFT)firstprinciplesc

2、alculation,theoreticallypredictedLaNunderhighpressurepressureinducedstructuretransformationandtheelectronicstructureofthepressureeffect.ThecalculationresultsshowtheLaNunderhighpressurefromtheNaClstructure(B1,spacegroupFm3m)intotheCsClstructure(B2,spacegro

3、upPm3m),andobtainsthestructurechangeofpressure,andthecorrespondingenergybandstructureandbandgapwidtheffect.Keywords:　Firstprinciples;highpressure;structuraltransformation;NaClstructure;CsClstructure不要删除行尾的分节符，此行不会被打印15--目录摘要IAbstractII1绪论11.1晶体结构的研究进展和应用前

4、景11.2高压研究的意义21.3本文的主要内容32正文42.1高压下晶体结构的研究现状42.2理论方法52.2.1密度泛函理论基本概念62.2.2交换关联项的处理82.2.3密度泛函理论的数值计算方法92.2.4状态密度在Brillouinzone的表示112.3高压下LaN结构相变的第一性原理计算112.3.1研究了LaN的结构112.3.2计算了两种结构的晶胞总能与体积的关系曲线132.3.3计算了LaN的相变压力132.3.4计算了LaN的能带结构和态密度14结论16参考文献17附录18致谢19千万

5、不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行15--1绪论1.1晶体结构的研究进展和应用前景金刚石对顶砧（Diamondanvilcell，DAC）问世的50年来，元素和二元化合物半导体的基本性质一直是高压科学研究中最活跃的领域之一。在DAC中，压腔内的压力可以连续地、大范围地改变，导致其中的物质的物理性质和结构发生特殊的和常压观察不到的变化。有趣的现象之一是在压力作用下原子的排列可能会发生突然的改变－压致

6、结构相变。在DAC中产生的压力可以导致样品的体积减少高达50%，从而导致原子间相互作用发生显著改变，引起包括结构、物理性质等在内的诸多变化。理论和实验研究表明，在压力作用下，元素和化合物显示出了一系列不同种类的结构相变。其中一些转变是“重构的”，即相变过程发生大的体积变化，也发生化学键的断裂。例如，在常温与常压下稳定的绝缘4配位结构，在压力作用下转变成6配位的金属相。这种强烈的一级相变通常显示出逆相变的明显滞后现象，甚至相变不可逆。另外一些转变是“位移性”的转变。在转变过程中，原子的位置移动相当小（通常伴

7、有一个小的应变）。例如，朱砂相结构到NaCl结构的转变，是通过键长和键角的调整而实现的，这种转变属于二级相变。这种相变往往显示出逆相变过程的比较小的滞后现象。还有少数的转变是从无序相到有序相的转变。实验发现，ANB8-N化合物的压致结构转变通常伴有电阻率（电导率）的突变[1-2]。关于材料的高压相结构的系统研究，起源于1963年Jamieson关于Si、Ge和IIIA-VA族化合物的工作，以及Mariano和Warekois、Rooymans、Owen等人关于IIB-VIA族化合物的工作。十九世纪八十年代

8、，物理学工作者达成了一个十分广泛的共识：在压力作用下，元素和化合物的结构向配位数增加的高对称性结构转变。第一性原理计算是对实验研究的补充，同时可以起到证实实验结果的作用。1980年，利用第一性原理计算电子结构来研究高压相变的可能性被Yin和Cohen所证明[3]。他们计算了Si的几种结构的能量，计算结果与实验值吻合得很好。这一成就大大促进了高压相变研究在实验和理论方面的发展。最近，人们进行了大量的关于IVA、IIIA-VA和I