三元层状钽铝碳陶瓷电子结构和光学性质的第一性原理研究

发布时间：2016-12-15 08:12

  本文关键词：Cu-Ag-Ti_2AlC钎焊体系结构稳定性及其连接机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨师范大学》 2016年

三元层状钽铝碳陶瓷电子结构和光学性质的第一性原理研究

吕玲秀  

【摘要】：三元层状钽铝碳陶瓷主要包括Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3三种形式,兼具金属和陶瓷的优异性能,是潜在的优质陶瓷材料。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算软件Materials studio5.5的CASTEP软件包计算了三元层状Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3陶瓷的电子结构和光学性质,并从电子结构角度分析了光学性质的变化规律。计算Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3陶瓷的电子结构中的能带结构和态密度,根据计算得到的能带结构可知三元陶瓷Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3都具有金属导电性;分别研究了Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3的总态密度和分态密度,说明了各个原子中的电子对其总态密度都有一定的贡献。分别计算了Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3的光学性质,并结合电子结构对其进行分析。计算结果表明,介电峰主要来自于带间的电子跃迁,与计算出的态密度对应,Ta2AlC形成峰的主要原因是Ta d和C p轨道间电子的跃迁造成的;Ta3AlC2和Ta4AlC3形成峰的主要原因是Ta d和Al p轨道间电子的跃迁造成的;三元陶瓷Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3的吸收系数都在紫外区达到最大值,类似于金属,吸收光谱系数达到了105的数量级,因此可以吸收从电磁波到紫外区的光子,即不会存在光学带隙,产生的这一结果的根本原因是陶瓷中的金属键合。Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3在可见光区(1.0-4.0 eV),光子频率对反射率影响很小,说明它们都具有类似过渡金属的金属灰色。在可见光区的变化幅度小也说明它们一种潜在的温度控制涂层材料;在紫外区呈现较大的反射率,可以推断出它们是一种潜在的防紫外线涂层材料,所以三元层状钽铝碳陶瓷可以应用在航空航天和国防等科技领域;Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3的导电率和折射率都随能量的变化先增大后减小,结合分态密度,它们的损失函数峰峰值都是由于Ta d和Al p轨道间发生了电子跃迁导致的。本文通过对电子结构和光学性质的研究,说明Ta2AlC,Ta3AlC2及Ta4AlC3都是一种潜在的涂层材料,为三元层状钽铝碳陶瓷的应用提供理论基础,同时对它们其他性质的研究也会有一定的贡献。

【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

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