第一性原理計算BC7、SiCN和CaSi2的高壓性質.pdf

1、隨著科學技術的快速發(fā)展以及各個行業(yè)的拓展，我們對材料的要求也越來越高。對于半導體行業(yè)來說，超硬材料和半導體材料的探索受到越來越多的關注，而其主要原因有兩方面：一方面是它們具有特別優(yōu)良的化學物理性質，另一方面是這些材料越來越多的應用到了更多的領域，例如醫(yī)療器械和航天飛機等，而且在日常生活中的應用也越來越廣泛。就目前材料方向的研究而言，我們通過實驗和分析發(fā)現現有的超硬材料，例如金剛石，自然界中天然存在的儲量很小，并且很難合成，又如立方結構的

2、氮化硼，同樣儲量少，并且合成時對壓力溫度等條件要求太高，導致價格十分昂貴。因此，探索超硬材料和半導體材料也有了更高的熱度。
　　本文將利用第一性原理計算的方法，對材料BC7、SiCN和CaSi2的結構力學性能（包括晶格常數、晶體結構、熱力學性質等）進行詳細的分析，接著會通過加壓加溫的方式研究以上結構在高壓高溫下的性能變化趨勢，以便發(fā)現更多的性質優(yōu)異的材料，為材料發(fā)展做出貢獻，最后還對其電子特性進行了分析，得到相關的結論，為材料的發(fā)

3、展，提供更加完善的理論依據。文章首先簡單介紹了相關的研究背景與理論基礎知識。本文進行的主要工作，是在第一性原理計算方法的基礎上，利用軟件Material Studio，主要是其CASTEP計算模塊，對BC7，SiCN和CaSi2的結構進行模擬仿真。Material Studio軟件是建立在密度泛函理論基礎上的仿真計算軟件，可以計算材料的很多性質，例如晶格常數、彈性常數、能帶結構、態(tài)密度及和熱力學性質等等。
　　文中主要研究了由輕元

4、素組成的導電性超硬材料類金剛石結構的P4ˉm2-BC7和硬質材料SiCN三種結構t-SiCN，h-SiCN，o-SiCN，以及半導體材料2H-CaSi2，EuGe2-CaSi2等。計算時，首先計算彈性常數，再根據對應的判定依據判斷結構的穩(wěn)定性，也就是機械穩(wěn)定性，接著通過計算G/B的數值，得到其材料的展性和脆性，并且計算其各向異性，BC7呈脆性且各向異性也隨著壓強的增大越來越明顯，各向異性包含的參數包括體彈模量、剪切模量、泊松比以及楊氏模