高压下三氮化镁晶体结构与物性的理论研究

发布时间：2017-12-11 00:02

  本文关键词：高压下三氮化镁晶体结构与物性的理论研究

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【摘要】：高压物理学的迅速发展,拓宽了凝聚态物理学研究的维度。高压下新型超硬材料和含能材料的合成与设计是当前凝聚态物理和材料科学最具吸引力的课题之一。本文结合晶体结构预测技术和基于密度泛函理的第一性原理的方法,系统的研究了三氮化镁(MgN3)的高压行为。在0-100GPa压强范围内,MgN_3晶体发生两次结构相变,相变序列为空间群为Cmmm的结构(α相)→空间群为C_2/m的结构(β相)→空间群为P-1的结构(γ相)。在相变过程中,α和β相的N原子成键均是孤立的哑铃状,有趣的是高压γ相中,6个N原子聚合成N6环。在相变过程中,体积发生坍塌,出现不连续变化,属于一级相变。预测得出的α相和β相中,导带和价带在费米面附近发生交叠,表明其结构具有金属性质。高压相γ相具有直接带隙,大小是2.033 eV,呈现出宽带的半导体性质。通过计算弹性常数表明,预测得出的α相,β相和γ相都具有动力学稳定性。硬度计算表明,α相具有最大的韦氏硬度是:60 GPa。高压γ相结构中具有N6环,其键长分别为1.352 A,1.357A和1.358A,介于单双键之间。当其分解时,会释放出大约3.99 KJ/g的能量,成为高能量密度材料。通过我们的计算表明,高压下三氮化镁具有非常丰富的物理性质,这些结论的呈现对高压下新材料的研究具有参考价值。
【学位授予单位】：延边大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O521

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本文编号：1276370