六方密排金属晶格振动的改进分析型嵌入原子法研究

发布时间：2022-01-22 06:44

　　在简谐近似下,应用改进分析型嵌入原子法模拟了六方密排结构金属铍、镁和锆沿ΓK、KM、ΓM和ΓA对称方向的声子色散曲线,计算了五个不同对称点处振动态的极化矢量,讨论了原子的振动特征。结果表明:铍、镁和锆三种金属的声子色散曲线非常相似,只是数值不同;沿ΓK、KM和ΓM对称方向,三种金属均有六条独立的色散曲线,每个波矢对应有六种振动态;沿ΓA方向存在四条独立色散曲线,其中OT色散曲线是由OT₁和OT₂色散曲线简并而成。在同一波矢下,OT₁对应的振动态完全在X方向极化,而OT₂相应的振动态完全在Y方向极化,属于两种不同的振动态,相似情况也发生在AT色散曲线中。 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(22)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

六方密排晶体结构和第一布里渊区:(a) 晶胞,(b) 第一布里渊区

由改进分析型嵌入原子法模型所得到的六方密排金属铍、镁和锆沿ΓK、KM、ΓM和ΓA四个对称方向的声子色散曲线如图2—图4所示,图中(Λ、T、Σ和Δ表示不同对称方向,分别对应ΓK、KM、ΓM和ΓA四个方向,向左或向右的横向箭头表示波传播方向。AT、AL分别表示声学横向振动色散曲线和声学纵向振动色散曲线,OT、OL分别表示光学横向振动色散曲线和光学纵向振动色散曲线。如图2—图4所示,整体上三种金属的声子色散曲线非常相似,仅在数值大小上有所不同,这表明声子色散关系强烈地依赖于晶体结构。三种金属沿ΓK、KM和ΓM对称方向上均有六条独立振动的色散曲线,其中三条为光学振动色散曲线,另外三条为声学振动色散曲线,即同一个波矢对应有六种振动态。尽管沿ΓA对称方向上仅观察到四条独立的振动色散曲线即两条光学振动色散曲线和两条声学振动色散曲线,但光学振动色散曲线OT是由两条光学振动色散曲线OT1和OT2简并而成,类似地,声学振动色散曲线AT是由两条声学振动色散曲线AT1和AT2简并而成,这是由于ΓA方向的对称性高于ΓK、KM和ΓM方向[18]。值得注意的是,沿ΓA对称方向虽然有四条独立的振动色散曲线,但仍存在六种振动态,即振动态不仅与原子振动频率相关,而且与原子振动方向有关[19],后续将进一步说明。此外,沿ΓK和ΓM方向,在Γ点附近三种金属的声学振动色散曲线AT1和AT2存在简并现象,特别是在金属镁中比较明显。这主要是因为在长波长条件下,晶体可看作连续介质,两横向振动波在介质中的传播速度近似相等,使得振动频率相同[20]。在各个对称方向上,均观测到由不同色散曲线交叉而形成的节点。例如沿ΓK方向,金属镁中存在五个节点,分别是OT2色散曲线与AT2、AL、OT1和OL色散曲线间的交叉点,以及OL与OT1色散曲线之间的交叉点,尽管在这些节点处原子的振动频率相同,但振动方式各异。图3 金属镁沿四个对称方向上的声子色散曲线

金属镁沿四个对称方向上的声子色散曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属锶的声子谱及振动性质的研究[J]. 张晓军,王安祥,高宾,陈长乐.  材料导报. 2015(04)



本文编号：3601729