高壓下Gd2Zr2O7的結(jié)構(gòu)及物性第一性原理的研究.pdf

1、焦綠石結(jié)構(gòu)是一種應(yīng)用比較廣泛的陶瓷材料，通用分子式227可以看做類似ABO于螢石結(jié)構(gòu)的氧化物，在這種結(jié)構(gòu)中陽離子Α，Β沿著<110>方向交替出現(xiàn)在立2AX方晶格面心上。陰離子Ο有三個(gè)不同的位置，其中兩個(gè)位于8b和48f,另一種為8a空穴位。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)，使得它在工業(yè)上，特別是耐熱材料上具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 焦綠石結(jié)構(gòu)類似于螢石結(jié)構(gòu)，在一定的條件下可以轉(zhuǎn)變成螢石結(jié)構(gòu)。有實(shí)驗(yàn)已通過離子注入的方法使其發(fā)生結(jié)構(gòu)相變。

2、在單晶結(jié)構(gòu)227中注入200keV GdZrO Ti+離子，注入量為1017ions/cm2，注入溫度為常溫，誘發(fā)了從焦綠石結(jié)構(gòu)到螢石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。最近已有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過對(duì)加壓到28GP左右的時(shí)候，也發(fā)生了這227Gd ZrO種結(jié)構(gòu)相變。
　　 在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在本文基于密度泛函理論的第一性原理對(duì)焦綠石結(jié)構(gòu)在不同壓強(qiáng)下進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，計(jì)算方法采用廣義梯度近似（GGA）227GdZrO的方法。首先，對(duì)于結(jié)構(gòu)的變化得出隨著壓強(qiáng)的增加

3、，晶體在227GdZrO 227GdZr O28.5GP時(shí)由焦綠石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成缺陷的螢石結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于描述8bΟ位置的參數(shù)x從0.391到0.369，與實(shí)驗(yàn)值吻合。繼續(xù)加壓到43.2GP晶體變?yōu)榕で娜毕菸炇Y(jié)構(gòu)，并對(duì)Gd-O，Zr-O的鍵長(zhǎng)變化進(jìn)行了計(jì)算。其次，還對(duì)電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)227GdZrO算，通過分析態(tài)密度圖發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓強(qiáng)到達(dá)15.3GP時(shí)，帶隙寬度由3eV減小到0.5eV,晶體由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榘雽?dǎo)體，繼續(xù)加壓到28.5GP時(shí)，帶隙寬