MgB2在不同壓強(qiáng)下的二階和三階彈性常數(shù)的第一性原理研究.pdf

1、早在2001年初，MgB2的超導(dǎo)電性就被發(fā)現(xiàn)，其超高的轉(zhuǎn)變溫度Tc為39K。從此以后，人們對(duì)其物理特性的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。查閱后發(fā)現(xiàn),目前的文獻(xiàn)缺乏對(duì)MgB2三階彈性常數(shù)的研究,盡管該參數(shù)對(duì)了解MgB2超導(dǎo)的行為是非常重要的。三階彈性常數(shù)不僅是用于描述有較大的應(yīng)力或應(yīng)變的力學(xué)現(xiàn)象,而且用來(lái)描述非諧性質(zhì)。彈性性質(zhì)是固體材料的基本物理性質(zhì)，而彈性常數(shù)能很好的反映固體的物理性質(zhì)中的彈性性質(zhì)。本文中，用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算結(jié)合非

2、線性形變理論計(jì)算超導(dǎo)體MgB2的彈性常數(shù)來(lái)討論其彈性性質(zhì)，并對(duì)德拜溫度、格臨愛(ài)森參數(shù)和脆塑性等物理特性進(jìn)行討論，具體內(nèi)容如下：
　　①通過(guò)第一性原理計(jì)算零壓時(shí)MgB2的二階和三階彈性常數(shù)，二階彈性常數(shù)計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中的理論和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果符合，盡管很遺憾沒(méi)有找到三階彈性常數(shù)的參考值，由于二階彈性常數(shù)的符合性，也能在一定程度上反映了三階彈性常數(shù)的準(zhǔn)確性。在Rao的理論基礎(chǔ)上，此時(shí)便可以用彈性常數(shù)的結(jié)果預(yù)測(cè)出格林艾森參數(shù)值并與他人的實(shí)驗(yàn)值

3、比較吻合。
　　②有效彈性常數(shù)是壓強(qiáng)的函數(shù)。那么基于二階和三階彈性常數(shù)可得到在不同壓強(qiáng)下的有效二階彈性常數(shù)，與其他文獻(xiàn)中的理論結(jié)果吻合。然后對(duì)六角結(jié)構(gòu)的MgB2在a軸和c軸上的體模量Ba和Bc進(jìn)行計(jì)算并與文獻(xiàn)參考值比較吻合，Ba/Bc隨壓強(qiáng)的增加有緩慢的增長(zhǎng)。計(jì)算了MgB2的各向異性因子并進(jìn)行討論；再計(jì)算出MgB2的體模量B和剪切模量G，體模量和剪切模量作為壓強(qiáng)的函數(shù)，體模量和剪切隨壓強(qiáng)的增加而增加。另外還討論了MgB2在不同壓強(qiáng)

4、下的德拜溫度、脆性/塑性和硬度。德拜溫度與理論的結(jié)果比較吻合，高出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并且隨壓強(qiáng)的增加而增加，有了德拜溫度可以對(duì)晶格的振動(dòng)頻率的數(shù)量級(jí)進(jìn)行估測(cè)；在本文計(jì)算的壓強(qiáng)范圍（0—30GPa）內(nèi)，對(duì)Pugh比與壓強(qiáng)和兩個(gè)Cauchy壓強(qiáng)的關(guān)系進(jìn)行了討論，得知MgB2是脆性材料的特征，當(dāng)壓強(qiáng)P=2.83GPa時(shí)有最大Pugh比為0.722。壓強(qiáng)在0到2.83GPa，Pugh比隨壓強(qiáng)的增大而增大，壓強(qiáng)大于2.83GPa后，Pugh比隨壓強(qiáng)的增大