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Ta-As二元新型化合物的结构力学与电子特性(3)

时间:2019-10-23 18:58来源:毕业论文
1.3 研究现状 1.4 研究目的 高压一般指的是高于常压的压强条件。极端条件下的凝聚态物质是高压物理学研究的主要内容,材料在高压环境中会呈现出新奇


1.3 研究现状
1.4 研究目的
高压一般指的是高于常压的压强条件。极端条件下的凝聚态物质是高压物理学研究的主要内容,材料在高压环境中会呈现出新奇的结构和物理特性[8]。通过改变压力的大小,可以改变晶体结构中原子布局,进而改变电子性质。高压手段可以产生高压新相,高压结构与常压结构相比,可能存在新奇新的物理和化学性质。因此,通过结构搜索,寻找高压下具有特殊性能的结构并研究材料的结构性质,分析晶体结构的物理和化学性质,设计新型的功能材料并探索其应用对人类的进步具有重要意义。我们知道TaAs已经被证实是威尔半金属,如果根据化学元素的比例不同,改变外界压强的变化,从而探测出其化合物材料的性质,这将会成为材料学科领域中预测新型材料的一种方法。根据所研究的结果,可以用于人们的日常生活中,提高人们的生活质量。
本论文采用基于遗传算法的结构搜索,我们首先从其最基础的物理性质开始研究,希望能弄清楚其晶体结构,力学和其电子特性。结合第一性原理,使用MS(Materials Studio)软件,我们将探究TaAs化合物在不同压力下的结构以及焓值,做出形成焓图,研究其热动力学的稳定性。计算其弹性常数,进一步得到其力学性质。通过分析能带和态密度的图形,分析力学与电子特性之间的微观机制。将所得的结果与TaAs进行比较。
论文第一章详细介绍了weyl半金属的发展历程,叙述了TaAs研究的背景、现状和目的。第二章介绍了研究材料所用的理论方法和常用软件。第三章系统的计算了了TaAs新型二元化合物的理论预测及其物性。第四章,总结。
2 理论方法和软件介绍

2.1第一性原理计算的简介
第一性原理简单讲就就是从头计算,因为不需要任何参数,只需要一些基本的物理常量,就可以得到体系的基态能量及电子结构。从本质上来说,以原子核和电子相互作用关系及基本运动规律为基础,运用量子力学原理,根据具体情况做出近似的处理,从而直接求解薛定谔方程,这样的算法称为第一性原理。此原理,能够预测微观体系的状态以及对其力学性质、光学性质和热学性质等进行有效的计算。在许多模拟方法中,第一性原理计算与其他方法相比,精度较高。第一性原理计算需要用到各化学元素的电子结构以及普朗克常数(h)、光速(c)、电子质量(me)、电子电量(e)和玻尔兹曼常数(kB)。
由于固体中多电子系统的薛定谔方程的求解困难,所以提出了绝热近似、HartreeFork 近似。
2.2 密度泛函理论
以量子力学理论作为基础,多粒子体系的各种性质可以通过求解薛定谔方程得到。用电子波函数描述多粒子体系的状态是一种经典的方法。但是求解薛定谔方程的过程一般都很复杂也很困难,能够精确求解的一般是少数像氢分子这一类的简单体系。  利用HartreeFork近似将多电子的运动近似成单个电子有效势方程,包含了电子自旋平行Fermi子之间的交换相互作用,而忽略了电子间的的关联作用,因此HartreeFock近似不能作为严格的单电子近似的理论。 
密度泛函理论(DFT)就是基于Kohn和Sham[9]提出的KohnSham方程提出来的,它的基本变量就是电子密度。可以对这些材料进行基态的模拟计算。它和分子轨道理论一起,经常被人们用于理论与实验的对比研究和预测新材料的特性。密度泛函理论将化学和物理相结合,成功的解释了材料物理化学性质的变化。目前,密度泛函理论在模拟原子、分子和固体基态的结构、能量、电子性质等方面有着举足轻重的地位[10]。  Ta-As二元新型化合物的结构力学与电子特性(3):http://www.751com.cn/wuli/lunwen_41232.html
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