钇氢化合物高压结构和超导性的研究

发布时间：2020-09-28 15:31

　　本文采用Ga遗传算法结合第一性原理计算对钇氢(Y-H)化合物体系的高压结构进行了搜索预测,并对其超导电性质展开了分析研究。我们分别对YH_3、YH_4、YH_5和YH_7等不同比例的钇氢化合物进行了结构搜索,得到了不同比例下的稳定结构。同时计算分析了不同比例结构的态密度、热力学稳定性、动力学稳定性以及电子-声子耦合、超导温度等性质。预测到在压强为200GPa时YH_3稳定结构的空间群为P21/m和I4/mmm。在YH_3体系中选取较为稳定的结构计算超导温度,结果显示P21/m相在压强为120GPa时超导温度达到19K,压强为200GPa时超导温度则为9K,YH_3结构其它空间群的超导温度计算结果显示为0K。将I4/mmm-YH_3和I4/mmm-YH_4在120GPa压强下进行了频率、声子分波态密度和超导温度进行了计算对比,我们发现YH_4结构具有比YH_3结构更高的超导温度,计算结果显示I4/mmm-YH_4在120GPa时的超导温度为94K,200GPa时的超导温度为55K。我们进一步对YH_5和YH_7做了高压下的结构预测和超导性质的计算研究。通过优化筛选最终找到稳定的结构,其中P4/nmm-YH_5和P21/m-YH_7为最稳定结构,P21/m-YH_5和Cmcm-YH_7为亚稳定结构。超导性质计算结果显示,P4/nmm-YH_5和P21/m-YH_5在120GPa下的超导温度分别为104K和109K,而P21/m-YH_7在120GPa和200GPa下超导温度达到112K和146K。此外,我们还搜索了YH_n(n=2,6,8)体系的高压下的结构。我们的研究表明Y-H体系是非常优秀且具有潜力的超导材料,具有一定的理论研究和实际应用价值。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG132.26
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章绪论
    1.1 超导的发展
    1.2 超导的研究现状
第二章方法与理论基础
    2.1 第一性原理
        2.1.1 Hartree-Fock近似
        2.1.2 密度泛函理论Density Functional Theory（DFT）
    2.2 超导计算理论
    2.3 Genetic Algorithm（GA）遗传算法的原理
    2.4 Materials Studio程序
    2.5 Quantum Espresso程序
第三章 Y-H体系的结构设计
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 Y-H体系的结构
3和YH₄结构的搜索与结果'>        3.3.1 YH₃和YH₄结构的搜索与结果
5结构的搜索与结果'>        3.3.2 YH₅结构的搜索与结果
7结构的搜索与结果'>        3.3.3 YH₇结构的搜索与结果
n（n=2,6,8）结构的搜索与结果'>        3.3.4 YH_n（n=2,6,8）结构的搜索与结果
第四章性质分析
    4.1 结构稳定性的分析
3和YH₄结构超导温度的计算分析'>    4.2 YH₃和YH₄结构超导温度的计算分析
5和YH₇结构超导温度的计算分析'>    4.3 YH₅和YH₇结构超导温度的计算分析
    4.4 其他性质的分析
    4.5 储氢性能分析
总结与展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢

【参考文献】