翻译Mg3N2的高压结构理论研究.pptVIP

主 讲 人： 李 鑫 专 业： 凝聚态物理 指导教师：刘艳辉副教授 前言 1、研究现状 氮化镁的结构研究主要是应用一种广泛的研究方法就是晶体结构预测。先前研究了α-, β- andγ-Mg3N2,为了研究新型的功能材料，氮化物拥有很多不同功能，被用来当作模型系统。二元氮化物如氮化铝和氮化硅被广泛的应用于高性能工程和衬底材料在半导体产业中。在这些产业中，mg3n2具有不同的应用，例如为了形成多种氮化物，从而被用作渗氮剂；作为合成超硬的氮化硅和氮化硼的催化剂；作为精制钢的添加剂。除此之外，有关的含镁氮化物是潜在的耐高温材料和基板在电子产业当中。除此之外，他们也是很好的储氢材料。 2、存在问题 早在1933年，α-Mg3N2被证实在立方锰铁矿中，就是在三氧化铝铁，和第二主族金属氮化物中。理论报道，被预测存在两个高压相位β- andγ-Mg3N2。一些早期的研究突出了Mg3N2在高压下行为的重要性。然而,缺乏系统性调查妨碍了我们对其属性的理解并进一步应用Mg3N2。在本篇文章中，我们就选取了Mg3N2潜在的高压下结构进行研究。 01 计算方法 Calculation Methods PART ONE CALCULATION METHODS计算方法 1、USPEX 2、CASTEP （1）PBE-GGA （2）BFGS （3）Proper Monkhorst-Pack k-point grids 02 结果与讨论 Results and Discussion PART TWO 图1：?-Mg3N2晶体结构示意图 （蓝色-Mg、红色-N） NMg6原子组成的八面体 MgN4原子组成的四面体 图2：μ-Mg3N2晶体结构示意图 （蓝色-Mg、红色-N、绿色-Mg1N4、紫色-Mg2N4） NMg6原子组成的三角柱 MgN4原子组成的四面体 图3：λ-Mg3N2晶体结构示意图 （蓝色-Mg、红色-N、紫色-Mg1N4、橙色-Mg2N4） NMg6原子组成的多面体 MgN4原子组成的四面体 图4：ω-Mg3N2晶体结构示意图 （蓝色-Mg、红色-N） NMg6原子组成的多面体 MgN4原子组成的四面体 图5：?-Mg3N2晶体结构示意图 （蓝色-Mg、红色-N） NMg7（绿色）原子组成的多面体 NMg6（黄色）原子组成的八面体 MgN4（绿和橙色）原子组成的四面体 MgN5（紫色）原子组成的角锥体 03 力学性能 Mechanical Properties PART THREE 根据胡克定律，晶体对称性，不同的组采用不同的计算方法。如表7所示。 因为这些结构都属于三方晶系或是正交晶系，所以有6或9种独立的弹性常数。 对于三方晶系的力学稳定态判断如下： (C11+C12)C33-2C1320; (C11-C12)C44-2C1420. 对于斜方晶系的力学稳定态判断如下： Cii0(i=1,2,3,4,5,6); C11+C22+C33+2(C12+C13+C23)0 C11+C22-2C120;C11+C33-2C130; C22+C33-2C230 从表7中可以得出，所有结构都是稳定的。 Mechanical Properties--力学性能 表7：在新发现的结构中弹性常数的计算值 用下面这个三阶方程计算Mg3N2的压力-体积数据： P(V)=1.5B0[(V/V0)-7/3-(V/V0)-5/3] {1+0.75(B0-4)[(V/V0)-2/3-1]} V0