超硬材料PtN-,2-和ReB-,2-力學(xué)性質(zhì)的第一性原理計(jì)算.pdf

1、近年來(lái)無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)上還是在理論上，超硬材料一直是一個(gè)熱門(mén)的研究課題。具有高硬度的材料不但可用于研磨、拋光、涂層工藝，也可用于制成各種工具應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域。它們除了具有高的硬度外，還有著獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)特性。因此，有相當(dāng)多的理論和實(shí)驗(yàn)研究工作致力于尋找新的超硬材料。制造超硬材料的方法之一就是尋找具有“不可壓縮性”的金屬并設(shè)法伎其堅(jiān)硬。硬度較大的過(guò)渡金屬元素與氮和硼合成的新物質(zhì)則尤為令人關(guān)注。因此，本文從理論上對(duì)貴金屬氮化物和硼化物

2、進(jìn)行研究。 本文采用基于密度泛函理論的贗勢(shì)平面波方法，交換關(guān)聯(lián)能函數(shù)采用了局域密度近似來(lái)描述，使用了Hamann建立的規(guī)范守恒贗勢(shì)，我們通過(guò)構(gòu)造晶包模型，對(duì)PtN2和ReB2進(jìn)行晶格優(yōu)化，得到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并獲得了它們平衡態(tài)的晶格常數(shù)。 本文在幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對(duì)PtN2的黃鐵礦和STAA結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì)參數(shù)分別進(jìn)行了研究，通過(guò)能量與體積曲線，發(fā)現(xiàn)STAA結(jié)構(gòu)比黃鐵礦結(jié)構(gòu)具有更低的能量，表明PtN2的黃鐵礦結(jié)構(gòu)在環(huán)境條件下

3、是處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，這與DanielAberg等人的觀點(diǎn)一致。根據(jù)Pugh提出的經(jīng)驗(yàn)判據(jù)，得出PtN2是易脆的物質(zhì)，并且隨著壓強(qiáng)增加PtN2由脆性逐漸過(guò)渡到延性。兩種結(jié)構(gòu)的能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度表明了黃鐵礦結(jié)構(gòu)的PtN2是半導(dǎo)體而STAA結(jié)構(gòu)的PtN2都是導(dǎo)體。 對(duì)ReB2的研究結(jié)果表明，與其它的超硬物質(zhì)相比，我們發(fā)現(xiàn)ReB2是一種低壓縮性的超硬物質(zhì)。通過(guò)對(duì)壓縮波各向異性參數(shù)和剪切波各向異性參數(shù)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是零壓還是高壓下它們都大于