高壓下四氫化鐵結(jié)構(gòu)預(yù)測與物性的理論研究.pdf

1、地球的內(nèi)核主要由鐵元素組成，然而大量研究證實地核密度低于相應(yīng)條件下的純鐵的密度的2％-5％，這表明地核內(nèi)部還有一些輕質(zhì)元素存在。氫元素被認(rèn)為是最有可能存在的元素之一，但確切的化學(xué)組分仍然沒有明確，因此對于鐵基氫化物的研究有重要的意義。
　　本文以FeH4作為研究對象，將粒子群優(yōu)化算法與第一性原理計算相結(jié)合，對FeH4的結(jié)構(gòu)進行預(yù)測，并對高壓引起的結(jié)構(gòu)相變和物理性質(zhì)做了一系列研究，得出結(jié)果為:
　　在80-400 GPa的壓強

2、范圍區(qū)間，F(xiàn)eH4具有三個基態(tài)結(jié)構(gòu)，隨著壓強的升高共發(fā)生兩次結(jié)構(gòu)相變，相變的序列為空間群為P213簡單立方的α相→空間群為Imma正交的β相→空間群為P21m單斜的γ相。研究表明，以上三個基態(tài)結(jié)構(gòu)的聲子譜均未出現(xiàn)聲子軟化現(xiàn)象，具有晶格動力學(xué)穩(wěn)定性。
　　在高壓下，預(yù)測得到的α相結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出絕緣體特性，帶隙為2.64 eV。對于高壓β相結(jié)構(gòu)，在費米面處其能帶發(fā)生交疊，說明該相具有金屬性。高壓下γ相結(jié)構(gòu)的能帶表明，導(dǎo)帶和價帶間的帶隙為0