Mg2Ca和MgZn2Laves相中點缺陷的第一性原理研究.pdf

1、點缺陷是最重要的晶體缺陷之一，它是晶體晶格上的一種局部錯亂，其影響范圍只是附近幾個原子。然而對于點缺陷的實驗研究是困難甚至是無法完成的，基于密度泛函理論的第一性原理計算已經(jīng)成功的模擬研究了實驗無法完成的工作。本論文利用基于密度泛函理論(DFT)的第一性原理深入研究和探討了鎂合金Laves相中的點缺陷，其主要研究內(nèi)容如下:
　　1、運用第一性原理平面波贗勢方法對C14結構的Mg2Ca Laves相的本征點缺陷進行了理論研究。缺陷形成

2、能的計算表明反位缺陷相對于空位缺陷更容易形成。在富Mg甚至是溫和的富Ca條件下，Mg反位是最容易形成的;然而在極端富Ca的情況下，在Mg2晶格上的Ca反位缺陷才是主要缺陷類型。研究結果能夠合理地解釋Mg2Ca合金不對稱的非化學計量比特征。通過巨正則統(tǒng)計模型也計算了有效的點缺陷濃度，得到的結果表明了缺陷濃度對數(shù)和T1之間呈現(xiàn)出線性關系。幾何因素的研究表明了原子尺寸具有顯著的影響，電子結構的研究進一步揭示了點缺陷形成的內(nèi)在機制。
　　

3、2、運用密度泛函理論研究了MgZn2合金化合物的點缺陷結構。計算的缺陷形成能在很大程度上取決于Mg和Zn原子的化學勢，結果表明在極端富Mg情況下，在Zn2晶格上的Mg反位是主要的，而Zn2空位缺陷一般存在于溫和的富Mg條件下。對于富Zn條件的缺陷，Zn反位占主導地位。晶格振動的研究表明并入振動貢獻將產(chǎn)生明顯的溫度效應。我們的結果表明缺陷結構依賴于環(huán)境因素，并合理解釋了不同的實驗觀察。在化學計量比附近，缺陷濃度發(fā)生了急劇的變化。點缺陷周圍