高压下xef2结构稳定性及电子结构性质的理论研究

《高压下xef2结构稳定性及电子结构性质的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、高压下XeF2结构稳定性及电子结构性质的理论研究王海燕1*收稿日期：2017-05-10科研项目：国家自然科学基金（批准号:11404099）和河南理工大学杰出青年基金（批准号:J2014-05）资助的课题.作者简介：王海燕（1980-），男，博士研究生，研究方向为新材料物性研究。通讯作者：王海燕.E-mail:whylxs@126.com，师瑞丽1，王彪2，朱超杰1(1.河南理工大学材料科学与工程学院，焦作，454003；2.上海出入境检验检疫局工业品与原材料检测技术中心上海200135)摘要：采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了惰性气体化合物XeF2在0~80GPa压力范围内的结构性

2、质，计算值与实验值相符合。根据我们计算得到的不同压力XeF2的弹性常数，结合力学稳定性判据，证实XeF2的I4/mmm结构在80GPa压力范围内是稳定的。计算了不同压力下XeF2的带隙，发现带隙随着压力的增大而减小。当压力大于10GPa时，XeF2的带隙随压力的增大近似呈线性减小趋势。表明随着压力的增大XeF2晶体由绝缘体向半导体转变，且金属性越来越强。关键词：结构性质；高压；第一性原理；能带结构中图分类号：O521+.2文献标识码：ATheoreticalresearchonstructuralstabilityandelectronicstructureofXeF2underhigh

3、pressureWANGHai-Yan1,SHIRui-Li1,WANGBiao2,ZhuChao-Jie1（1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China2.TechnicalCenterforIndustrialProductandRawMaterialInspectionandTestingofSHCIQ,Shanghai200135,China)Abstract:ThestructuralpropertiesofXeF2inthepressurerang

4、efrom0to80GPaarestudiedbyplane-wavepseudopotentialdensityfunctionaltheorymethod.Thecalculatedvaluesareinagreementwiththeexperimentaldata.BasedonthecalculatedelasticconstantsofXeF2underdifferentpressures,theI4/mmmstructureofXeF2isconfirmedtobestableinthepressurerangefrom0to80GPa.ThebandgapsofXeF2a

5、tdifferentpressurearecalculatedandthebandgapisfoundtodecreasewiththeincreaseofpressure.Whenthepressureisgreaterthan10GPathebandgapofXeF2increaseslinearlywiththeincreaseofpressure,whichindicatesthatXeF2transformsfromtheinsulatortosemiconductorandhasmoreandmorestrongmetallicwiththeincreaseofpressur

6、e.Keywords:Structuralproperties;Highpressure;Firstprinciple;Bandstructure1.引言自从1962年巴特列第一次制得含有化学键的稀有气体化合物氟铂酸氙（Xe[PtF6]）后，打破了人为划定的不存在“稀有气体元素”化合物的禁区。至今已经合成了数以百计的稀有气体化合物，其中以氙的化合物最多，例如氙的氟化物有XeF2、XeF4、XeF6等。2016年利用卡里普索（CALYPSO）结构预测方法，在0~200GPa的压力范围内对Xe和F可能形成的化合物进行搜索，发现Xe3F2和Xe2F在一定的压力下也可以稳定存在[1]。其中有的并

7、不需要精密的实验设备，如Xe和F的混合气体只需要放在日光下照射，即可生成XeF2，它是一种稳定的结晶化合物。压力可以改变物质的原子和电子结构性质，高压下XeF2晶体中原子之间距离变小，结构变得更加紧密，压缩产生的机械能以分子键中的化学能而存在。因此XeF2被认为是一种很好的含能材料。早期的研究结果表明，XeF2在50GPa的压力范围内结构稳定没有发生结构相变[2,3]。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算发现在105GPa的压力范围