非金屬摻雜二氧化鈰的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的第一性原理研究.pdf

1、二氧化鈰作為稀土金屬氧化物的代表，因具有硬度高、抗拉伸能力好、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，被廣泛的應(yīng)用。二氧化鈰作為拋光粉材料反應(yīng)較好，近年來(lái)越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注于此，以求找到在不影響拋光質(zhì)量和拋光精度的前提下提高拋光效率，制備復(fù)合CeO2拋光磨料并研究其拋光性能的改變是許多研究者近年來(lái)一直鉆研的工作。
　　本文采用基于密度泛函理論基礎(chǔ)的第一性原理VASP軟件包，對(duì)二氧化鈰、非金屬摻雜二氧化鈰及二氧化鈰（111）面的力學(xué)性能和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行

2、研究。其主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）建立CeO2晶體的結(jié)構(gòu)模型，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上計(jì)算其力學(xué)常數(shù)，電子態(tài)密度，能帶結(jié)構(gòu)，并與實(shí)驗(yàn)值和他人結(jié)果比較，驗(yàn)證所建模型的準(zhǔn)確性；由于 Ce含有4f電子軌道，對(duì)CeO2的計(jì)算需引用Hubbard U參數(shù)，即進(jìn)行DFT+U與傳統(tǒng)DFT方法的比較，得出DFT+U方法能更為準(zhǔn)確的計(jì)算出CeO2的性質(zhì)；
　?。?）在上述正確模型的基礎(chǔ)上，對(duì)體系摻雜Si、P、B和F元素，將非金屬元素

3、分別嘗試置換Ce位置、置換O位置和間隙在體內(nèi)，通過(guò)比較結(jié)合能最終確定Si、P和B置換Ce，F(xiàn)原子置換O；并計(jì)算這四種摻雜體系的電子結(jié)構(gòu)和力學(xué)常數(shù)，得出非金屬摻雜增強(qiáng)體系軌道雜化作用，改變體系的韌性；
　　（3）建立CeO2（111）面的模型，在CeO2（111）表面的五個(gè)高對(duì)稱(chēng)位置嘗試吸附Si、P、B和F，通過(guò)比較元素在五個(gè)位置的吸附能，找到最易發(fā)生吸附的位置，比較吸附前后粒子距離表面位置的變化，分析表面吸附粒子后對(duì)能帶和態(tài)密度的