压力调控SrH2材料中的电子_氢负离子混合传导

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1、分类号：O521单位代码：10183研究生学号：2015932037密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）压力调控SrH2材料中的电子/氢负离子混合传导-Pressure-tunedMixedElectronsandHydrideIons(H)ConductioninSrH2作者姓名：焦辉专业：凝聚态物理研究方向：高压物理指导教师：刘才龙副教授培养单位：原子与分子物理研究所2018年6月压力调控SrH2材料中的电子/氢负离子混合传导-Pressure-tunedMixedElectronsandHydrideIons(H)Con

2、ductioninSrH2作者姓名：焦辉专业名称：凝聚态物理指导教师：刘才龙副教授学位类别：理学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或

3、撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：硕

4、士□博士学科专业：凝聚态物理论文题目：压力调控SrH2材料中的电子/氢负离子混合传导作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林大学原子与分子物理研究所吉林省长春市前进大街2699号，130012作者联系电话：0431-85168816中文摘要中文摘要压力调控SrH2材料中的电子/氢负离子混合传导目前，能够将氢以固态形式存储的储氢材料备受科学家们的关注。固态形式氢的出现，不仅可以保持很高的能量密度，而且存储非常方便，被誉为友好型高密度能量材料，相比于气态氢和液态氢，将氢以固态形式存储的储氢材料更具有发展前景。储氢材料的体

5、系多种多样，其中在碱土金属氢化物体系AvH2(Av=Mg、-Ca、Sr和Ba)中发现了纯H传导，这一发现将有助于理解不同储氢材料中氢离子的迁移和输运。本文以SrH2为研究对象，通过压力调控的方法研究该材料从常压至高压下的混合载流子导电行为。本文基于金刚石对顶砧装置（Diamondanvilcell,DAC）加压技术，通过高压原位交流阻抗测量技术和高压原位（X-raydiffraction）XRD测量技术并结合第一性原理计算，对高压下材料SrH2的导电行为及介电性质与晶体结构、晶粒、晶界和带隙的关系进行了研究。具体研究内容如下：（1）

6、通过高压原位同步辐射XRD光谱测量实验，研究了SrH2在压力作用下的结构演化性质。研究发现：随着压力的不断增加，SrH2所有衍射峰均从低角度向高角度移动。在8.6GPa处，SrH2发生了结构相变，其结构由常压Cotunnite(Pnma空间群)结构转变为高压Ni2In（P63/mmc空间群）结构。该实验结果与JesseS.Smith等人理论计算相一致。（2）利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法对SrH2的能带结构、电子态密度、电子局域函数和Bader电荷分析进行了计算。计算结果表明：当压力达到8.4GPa时，材料SrH2的带隙也

7、发生不连续变化。利用电子局域函数图（Electronlocalizationfunction,ELF）对SrH2的Cotunnite(Pnma空间群)相和Ni2In-（P63/mmc空间群）相中离子(H)/电子分布状态进行了表征，结果发现压力并没-有改变离子（H）周围电子的分布状态，通过Bader电荷分析发现Sr和H之间表现出离子键特性。（3）对SrH2展开了高压原位交流阻抗谱测量，分析了压力对材料SrH2中-电子/离子（H）混合载流子输运性质的影响。研究发现材料SrH2的导电类型为-电子/离子（H）混合导电。本论文中实验测量压力的

8、范围为0-25.3GPa，发现在I中文摘要0-8.4GPa压力区间内，总电阻随压力的增大而变小；在8.4-25.3GPa压力区间内，总电阻随压力的增大而增大；在压力为8.4GPa处，材料的总电阻、晶粒电阻和晶界电阻均发生了不连续变化，