基于第一性原理對Cr2AlC和Ti2SnC電子結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的研究.pdf

1、Cr2AlC和Ti2SnC屬于新型層狀陶瓷，具有優(yōu)良的綜合性能，既有金屬導(dǎo)電性，同時又有陶瓷很強的耐高溫和熱穩(wěn)定性等特殊性能，這些性能決定了它們在功能和結(jié)構(gòu)方面可以成為潛在的優(yōu)質(zhì)陶瓷材料。本文以密度泛函理論(DFT)為根底，通過第一性原理計算軟件，計算了Cr2AlC和Ti2SnC的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。電子結(jié)構(gòu)方面計算了兩種物質(zhì)的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度，光學(xué)性質(zhì)方面計算了兩種物質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)、吸收系數(shù)、反射率、光電導(dǎo)率、折射率和損失函數(shù)，并通過

2、計算結(jié)果分析了電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。
　　通過對Cr2AlC和Ti2SnC能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的計算得出了能帶結(jié)構(gòu)圖和態(tài)密度圖形。從能帶結(jié)構(gòu)圖形可以看出兩種物質(zhì)是具有金屬導(dǎo)電性的材料，這樣的結(jié)論與報道的實驗結(jié)論相符。經(jīng)過態(tài)密度的計算，剖析了兩種物質(zhì)的總態(tài)密度和分態(tài)密度，闡述了各個元素電子對總態(tài)密度的影響。
　　結(jié)合Cr2AlC和Ti2SnC電子結(jié)構(gòu)，通過復(fù)介電常數(shù)計算結(jié)果表明，Cr2AlC出現(xiàn)的復(fù)介電常數(shù)峰值主要是由Cr

3、的3d和3p軌道間電子躍遷引起的，Ti2SnC出現(xiàn)的復(fù)介電常數(shù)峰值主要是由Ti的3d和Sn的5s、5p軌道間電子躍遷引起的;通過兩種物質(zhì)的光電導(dǎo)率計算表明，Cr2AlC出現(xiàn)的光電導(dǎo)率峰值主要是由Cr的3d和3p軌道間電子躍遷引起的，Ti2SnC出現(xiàn)的光電導(dǎo)率峰值主要是由Ti的3d和Sn的5s、5p軌道間電子躍遷引起的。
　　通過吸收系數(shù)、折射率、損失函數(shù)的計算，得到兩種化合物的吸收系數(shù)成峰數(shù)量級很高，原因是由于具有M-C共價作用，

4、具有金屬性，可吸收從電磁波到紫外區(qū)的光子，不存在光學(xué)帶隙;折射率消光系數(shù)成峰機理與各自的復(fù)介電常數(shù)虛部類似;它們的損失函數(shù)成峰與反射率成峰相對應(yīng)，當(dāng)損失函數(shù)達到峰值時反射率快速下降。
　　通過兩種物質(zhì)的反射率計算表明，Cr2AlC和Ti2SnC的反射率在可見光區(qū)幾乎沒有明顯變化，而在紫外區(qū)反射率變化相對較大，能夠看出兩種物質(zhì)具備良好的熱穩(wěn)定性。結(jié)合它們具有良好的導(dǎo)電性和自潤滑性，預(yù)測Cr2AlC和Ti2SnC可以作為一種潛在的導(dǎo)電