First-principles calculations on finite temperature elastic properties of B2-AlRE (RE=Y, Tb, Pr, Nd, Dy) intermetallics
本文从第一性原理出发,研究了具有B_2型结构的AlRE(RE=Y,Tb,Pr,Nd,Dy)的有限温度弹性性质。采用基于密度泛函微扰理论的准谐波方法,得到了声子自由能和热膨胀。采用第一性原理总能量法,由能量-应变函数得到了与体积有关的静态弹性常数。我们的预测结果和超声实验数据的基准材料铝之间的比较提供了很好的协议。在T = 0 K时,我们计算的AlRE(RE=Y,Tb,Pr,Nd,Dy)金属间化合物的晶格平衡体积和弹性模量与前人的理论结果符合得很好。温度依赖性弹性常数表现出随温度的正常行为,即,在较高温度下下降并接近线性,在零温度附近为零斜率。此外,还讨论了各向异性比和声速随温度的变化。
2011-11-07 cond-mat.mtrl-sci
The third-order elastic moduli and pressure derivatives for AlRE (RE=Y, Pr, Nd, Tb, Dy, Ce) intermetallics with B2-structure: A first-principles study
用第一性原理计算计算了新型B2型AlRE(RE=Y,Pr,Nd,Tb,Dy,Ce)金属间化合物的三阶弹性模量和二阶弹性常数的压力导数。弹性模量由能量-应变函数的非线性最小二乘拟合的多项式的系数获得。计算的AlRE金属间化合物的二阶弹性常数与以前的计算结果一致。为了判断我们的计算精度是合理的,计算的三阶常数与现有的实验数据和其他理论结果进行了比较,发现很好的协议。与线弹性理论相比,当有限应变大于3.5%时,三阶效应非常重要。最后讨论了压力导数。
2011-03-02 cond-mat.mtrl-sci
The structural, elastic, electronic and optical properties of MgCu under pressure: A first-principles study
采用从头算方法研究了压力对CsCl型金属间化合物MgCu的结构、弹性和电子性质的影响。在常压下研究了其光学性质。我们已经进行了平面波赝势方法的第一性原理密度泛函理论(DFT)的框架内实现的CASTEP代码。计算的结构参数与实验和其他理论结果吻合良好。
2016-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic and electronic properties of Fe3C from first-principles
采用广义梯度近似下的第一性原理计算,预测了Fe3C的晶格参数、弹性常数、振动性质和电子结构.它的九个单晶弹性常数是通过计算总能量或应力作为施加应变的函数而获得的。此外,其中六个是由计算的纵向和横向声学声子分支沿[100],[010]和[001]方向的初始斜率确定的。三种方法的计算结果吻合较好,多晶弹性模量的计算值与实验值也基本吻合。我们的计算表明,Fe3C是机械稳定的。实验观察到的高弹性各向异性的Fe 3C也证实了我们的研究。基于电子态密度和电荷密度分布,分析了Fe3C中的化学键,发现其表现出金属、共价和离子特征的复杂混合物。
2007-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of LaNiO$_{3}$ from first-principles calculations
通过应用密度泛函理论(DFT)近似,我们提出了第一性原理研究的实验验证相的金属钙钛矿LaNiO $_{3}$的弹性性质。为了提高计算的准确性,我们首先根据DFT方法再现LaNiO $_{3}$体材料低温晶体结构和电子态密度的性能,选择最合适的DFT方法。然后,我们继续与最常见的菱面体以及高温立方和应变诱导单斜相的单晶弹性常数和机械稳定性。连同计算出的单晶体弹性常数,推导出的多晶性能,包括体积,剪切,杨氏模量,泊松比,维氏硬度,声速,德拜温度,和各向异性指数,补救现有的知识缺口的弹性和机械行为的LaNiO $_{3}$,至少从理论的角度来看。
2015-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic and electronic properties of Ir-based carbides-antiperovskites Ir3MC (M = Ti, Zr, Nb and Ta) as predicted from first-principles calculations
本文首次研究了用第一性原理计算预测的Ir基碳化物-反钙钛矿型化合物Ir 3 MC(M=Ti,Zr,Nb和Ta)的结构、弹性、电子性质和原子间成键特征。它们的弹性常数,体积,剪切和杨氏模量,压缩性,泊松比,德拜温度进行了评估,并探讨了它们的稳定性,弹性各向异性,脆/韧性行为,以及电子结构的特点与二元碳化物MC具有NaCl型结构的比较。作者希望所提出的结果将有助于未来的合成这些阶段,以及扩大知识组的反钙钛矿型有前途的材料。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculation of Elastic Moduli of Early-Late Transition Metal Alloys
出于对高强度非晶态金属弹性性能的兴趣,我们研究了选择的结晶相的弹性性能。使用第一性原理方法,我们计算弹性模量在各种化学体系中含有过渡金属,特别是早期(Ta,W)和晚期(Co,Ni)。理论预测的合金弹性性能进行验证,镍钽与实验测量,使用共振超声光谱比较。我们计算的弹性模量与有效介质理论的比较表明,合金化导致相对于纯元素的平均值的体积模量的增强,以及预测和计算的剪切模量的相当大的偏差。具体而言,我们发现相对于有效介质理论的体积模量的增强,并提出了一个候选系统的高强度,韧性金属玻璃。利用力常数、电子态密度和晶体重叠哈密顿布居分析了化学体系弹性性质的变化趋势。我们解释我们的研究结果的合金的电子结构。
2014-08-06 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Elastic Constants for the hcp Transition Metals Fe, Co, and Re at High Pressure
采用线性增广平面波方法,采用局域密度和广义梯度近似,计算了三种过渡金属(Co,Re和Fe)hcp相的弹性常数张量随压力的变化.自旋极化状态被发现是稳定的Co(铁磁)和Fe(反铁磁在低压下)。Co和Re的弹性常数进行比较,实验测量附近的环境条件和良好的协议被发现。最近测量的晶格应变在高压实验中解释的弹性常数Re和Fe的计算模量不一致。
1999-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Electronic and Elastic Properties of zincblende III-Arsenide Binary Compounds: First-Principles Study
本文采用第一性原理计算,研究了三价砷化锌二元化合物(BAs,AlAs,GaAs和InAs)的结构、电子和弹性性质。这些性质已被计算使用从头赝势方法的基础上密度泛函理论(DFT)与局域密度近似(LDA)的交换相关势。计算得到的结果与实验数据和其他计算工作进行了比较。它也被发现,我们的结果与LDA是在良好的协议与其他计算工作,只要这些是可用的。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Elastic, Electronic and Optical Properties of $Be_2X(X=C, Si, Ge, Sn)$: First Principle Study
采用量子化学的从头算方法,采用广义梯度近似(GGA)计算了Be_2X(X = C; Si; Ge; Sn)族反钚的结构、弹性、电子和光学性质.研究了不同的参数如几何优化、能带结构、态密度、弹性常数、介电函数等。我们还使用PBE 0和HSE混合泛函计算了Be 2C的带隙,以比较实验带隙。虽然其中三种化合物在性质上是假设的,但它们的形成能是负的。弹性常数的计算值表明,抗氧化剂Be_2X是机械稳定的。图的实部显示负值,给出了有希望的结果,从辐射损伤的Be 2X的毯覆行为。
2022-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Elastic stability of Ga$_2$O$_3$: Addressing the $β$ to $α$ phase transition from first principles
从第一性原理出发研究了$β$ -Ga $_2$ O和$α$ -Ga $_2$ O $_3$的弹性和结构性质.在半局部密度泛函理论的框架下计算了$0$ K处两相的全弹性张量和弹性模量。我们确定力学不稳定性的$β$ -Ga $_2$ O $_3$通过评估的全刚度张量的范围内的静水压力值的负载。虽然从$β$到$α$相的相变被发现在$2.6$ GPa下在能量上是有利的,但我们发现$β$相仅在更高的压力($>30$ GPa)下是机械不稳定的,这与实验结果吻合得很好。我们采用的方法是基于玻恩稳定性准则,是独立的晶体对称性,因此可以很容易地应用到不同的材料。
2021-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Stability, structural, elastic and electronic properties of RuN polymorphs from first-principles calculations
用第一性原理计算方法计算了不同配位数CN_s的一氮化钌RuN的六种可能的多晶型:立方锌立方(ZB)和CN_s = 4的类铂钛矿结构;立方岩盐结构(RS)、六方类WC结构和类NiAs结构(CN = 6)以及立方类CsCl结构(CN = 8)表明ZB结构最稳定,这对于RuN比最近报道的合成RuN样品的RS结构更优选。研究了ZB-RuN的弹性和电子性质,并与RS-RuN多晶型物进行了比较。
2010-01-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles derivation of elastic interaction between Jahn-Teller centers in crystals via lattice Green's functions
本文提出一种基于第一性原理的有效哈密顿量方法,通过晶格格林函数和弹性模量描述JT中心间弹性相互作用,并成功应用于5d1双钙钛矿。
2024-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, electronic, thermodynamic and transport properties of XOsSi (X=Nb, Ta) superconductors: A first-principles exploration
采用第一性原理计算研究了最近报道的两种锇基超导体XOsSi(X=Nb,Ta)的弹性、电子、热力学、输运和超导性质。首次计算了XOsSi的弹性常数和弹性模量。体积模量、杨氏模量和剪切模量的计算值均大于组分混合规则的平均值。NbOsSi和TaOsSi这两种化合物被发现是相对硬的材料,在性质上是弹性稳定的和可延展的。所获得的定向体积模量和剪切各向异性因子表明,两种化合物具有较高的弹性各向异性。剪切各向异性因子显示出比这些化合物的各向异性百分比更高的弹性各向异性。德拜温度和体积模量随压力增加而增加,但随温度降低,这与金属的情况相同。TaOsSi的磁化率符合居里定律,而NaOsSi由于其离域磁矩和电子比热与温度的线性关系稍有偏离而不符合居里定律。计算得到的XOsSi化合物的能带结构显示出金属性质。在这两种情况下,d轨道对总态密度都有主要贡献。较小的电子-声子耦合常数意味着XOsSi(X=Nb,Ta)是弱耦合超导体。
2017-09-07 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Calculation of Elastic Properties of Solid Argon at High Pressures
采用第一性原理赝势方法,采用平面波基组和广义梯度近似(GGA),计算了面心立方固态氩在1 ~ 80 GPa高压下的密度和弹性刚度系数.这一结果与清水等人最近用布里渊光谱法得到的实验结果符合得很好。86,4568(2001)]。柯西条件被发现是强烈违反的实验结果,表明大的贡献,从非中心多体力。本文的结果表明,采用周期性边界条件的标准密度泛函方法可以成功地应用于计算高压下稀有气体固体的弹性性质,而在低压下,弥散力是重要的。
2001-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of superconducting LiFeAs from first principles
本文报道了用第一性原理FLAPW-GGA方法计算最近发现的超导LiFeAs弹性性质的结果。独立的弹性常数(Cij),体积模量,压缩性和剪切模量进行了评估和讨论。此外,首次对多晶LiFeAs陶瓷的弹性参数进行了数值估算。
2009-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Beta-PtO2: Phononic, thermodynamic, and elastic properties derived from first-principles calculations
β-PtO 2是一种有用的过渡金属二氧化物,但其基本的热力学和弹性性质尚未得到研究。利用第一性原理计算,我们系统地研究了β-PtO 2的结构、声子、热力学和弹性性质。利用声子谱和振动态密度研究了压力下β-PtO 2的晶格动力学和结构稳定性。β-PtO 2的光学模式的振动频率随压力升高而增加;这一结果与现有的实验数据相当。然后,在声子计算的基础上,确定了热容和它们的压力响应。研究了德拜温度与压力的关系,并从两个不同的方面对结果进行了比较。通过Voigt-Reuss-Hill近似估计β-PtO 2的弹性模量。β-PtO 2的体积模量随压力线性增加,但剪切模量几乎与压力无关。我们的研究表明,弹性刚度系数C44,C55和C66起主要作用的剪切模量的缓慢变化。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of the structural, electronic, optical and elastic properties of the CuYS2 semiconductor
在密度泛函理论(DFT)框架下,采用第一性原理方法研究了三元半导体CuYS 2.计算了在环境压力和升高的流体静压下的结构、电子、光学和弹性性质。该化合物被证明具有约1.342/1.389 eV的间接带隙(在广义梯度和局部密度近似下)。通过计算不同偏振态下的吸收谱、介电函数和折射率,研究了薄膜光学性质的各向异性。通过绘制杨氏模量对晶格方向的三维依赖性来可视化弹性性质的各向异性。所获得的结果,这是第一次报告,以作者的知识,可以促进评估可能的应用程序的标题材料。
2013-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Universal scaling of the electronic and the elastic energies of small polarons revealed by high-throughput first-principles calculations
自陷空穴(STH)的形成在闪烁体材料,包括卤化物和硫属化物的全面列表中,使用准确和计算效率高的第一性原理方法,极化子自相互作用校正(pSIC)的研究。从卤化物到氧化物,再到开壳层阳离子体系,小孔极化子的关键特征,包括它们的几何形状、能量和局域化程度,都有很大的不同。然而,我们发现一个普遍的线性关系之间的能隙分离的束缚空穴能级的价带最大值和弹性能量与晶格位移场,伴随着极化子。
2016-11-18 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles study of structural and elastic properties of bulk SrRuO$_3$
我们提出了一个第一性原理调查的结构和弹性性能的实验观察相的散装SrRuO $_3$ -即正交晶系,四方晶系,立方晶系-通过应用密度泛函理论(DFT)近似。首先,我们把注意力集中在计算的晶格常数的准确性,以找出DFT方法,最好地代表SrRuO $_3$的晶体结构,因为许多重要的物理量至关重要地依赖于体积的变化。接下来,我们评估单晶体的弹性常数,机械稳定性,宏观弹性参数,试图至少部分地弥补现有的缺乏这些基本功能的SrRuO $_3$的信息。最后分析了低温正交相在$C_{44}$相关剪切变形下的反常行为。结果表明,在临界应变值下,系统表现出明显偏离初始行为,导致等对称相变。此外,在$C_{44}$相关的剪切变形下,四相SrRuO 3变得机械不稳定,这引起了一个悬而未决的问题,即是什么使其在高温下实验上可观察到。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Pressure dependence of elastic and dynamical properties of zinc-blende ZnS and ZnSe from first principle calculation
采用密度泛函理论和密度泛函微扰理论研究了锌掺杂ZnS和ZnSe的弹性和动力学性质与压力的关系。计算得到的弹性常数和声子谱在0 ~ 15 GPa范围内与实验数据进行了比较。一般情况下,我们的计算值与实验数据高估,但与最近的其他理论值一致。与实验数据的差异是由于局域密度近似(LDA)的使用和温度的影响。为了与实验数据进行比较,本文计算并讨论了弹性常数的压力导数、动力学效应电荷的压力依赖性和模式Grüneisen参数在Γ处的变化。
2012-04-27 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of phase transition, low elastic modulus, and superconductivity for zirconium
用第一性原理方法研究了$α$、$ω$和$β$ Zr的弹性、动力学性质和超导电性。计算得到的$α$和$ω$相的弹性常数、弹性模量和德拜温度与实验结果吻合得很好。电子-声子耦合常数$λ$和费米能级上的电子态密度$N$(\emph{E} $_{\rm{F}}$)随压力的增加而增加。对于立方相的$β$,其力学稳定性的临界压力为3.13 GPa,当\emph{P} =4 GPa时,可获得较低的弹性模量($E$ =31.97 GPa)。此外,通过声子色散计算得到$β$相动态稳定的临界压力为$\mathtt{\sim}$ 26 GPa。超过该压力,$β$相的$λ$和$N$(\emph{E} $_{\rm{F}}$)在进一步压缩时降低。计算结果表明,$β$ Zr在30 GPa时的超导转变温度$\emph{T}_{\rm{c}}$较大,主要是由于TA 1软模的存在.在进一步压缩下,软振动模式将逐渐消失。
2010-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of mono- and polycrystalline hexagonal AlB2-like diborides of s, p and d metals from first-principles calculations
采用全势线性缀加平面波(FP-LAPW)方法和交换关联势的广义梯度近似(GGA),对18个稳定、亚稳定和假想的六方晶体的弹性性质进行了系统的从头计算(类AlB 2)金属二硼化物MB 2,其中M = Na、Be、Mg、Ca、Al、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Ag和Au。对于单晶MB 2,得到了优化的晶格参数、独立弹性常数(Cij)、体模量(B)、剪切模量(G),并与现有的理论和实验数据进行了比较分析。第一次数值估计的一组弹性参数的多晶MB 2陶瓷(在框架的Voigt-Reuss-Hill近似),即体积和剪切模量,压缩性,杨氏模量,泊松比,拉梅系数进行。
2008-04-06 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of Elasticity and Electronic Structure of Incompressible Osmium Diboride
近年来,二硼化锇(OsB 2)作为一种不可压缩的硬质材料引起了人们的广泛关注。我们通过第一性原理总能量计算研究了正交晶系OsB 2的结构性质、弹性常数和电子结构。在密度泛函框架内使用投影增强平面波方法进行计算。OsB 2的结构性质和体积模量与实验数据进行了比较。用广义最小二乘提取法计算了正交晶系OsB_2在零压下的9个独立弹性常数。根据弹性常数的计算结果,分析了正交晶系OsB_2的力学稳定性。电子结构和电荷密度分布的详细研究揭示了强共价B-B和Os-B键的特点在正交OsB 2。确定了OsB_2的轨道杂化和成键轨道特征。正交晶系的OsB 2具有金属性,费米能级的态主要来自Os原子的$d$轨道。
2006-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Partial Complementary Energy Densities, Their Variational Principles and Applications in Elasticity
本文通过偏Legendre变换引入偏余能密度,提出基于该密度的混合变分原理,并证明其在推导弹性板和杆的一、二维理论中具有重要应用价值。
2024-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
First principles prediction of the elastic, electronic, and optical properties of Sb2S3 and Sb2Se3 compounds
我们已经进行了第一性原理研究的结构,机械,电子和光学性质的斜方晶系Sb2S3和Sb2Se3化合物。计算已经进行了局部密度近似使用范数守恒赝势。得到了这些化合物的晶格常数、体积模量及其压力导数。计算了二阶弹性常数,并估算了杨氏模量、剪切模量、泊松比、各向异性因子、声速和德拜温度等相关参量。计算了与光子能量相关的线性介电函数以及能量损失函数、有效价电子数和有效光学介电常数等光学性质。我们的结构估计和其他一些结果与现有的实验和理论数据一致。
2012-04-18 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the structural, phonon, elastic, and thermodynamic properties of Al$_{3}$Ta compound under high pressure
采用密度泛函理论结合准谐波近似模型研究了L1 $_{2}$相Al $_{3}$ Ta的声子、弹性和热力学性质。声子能带结构的计算结果表明,L1 $_{2}$相Al $_{3}$ Ta在0 ~ 80 GPa压力范围内具有动力学稳定性,这是由于没有虚频的存在.分析了弹性常数$C_{ij}$、体积模量$B$、剪切模量$G$、杨氏模量$Y$、$B/G$和泊松比$ν$的压力依赖性。的弹性常数是满足机械稳定性标准的外部压力为80 GPa。弹性性能的研究结果表明,Al $_{3}$ Ta化合物具有较高的硬度,在较高的压力下,改善的延展性和塑性。此外,我们系统地研究了热力学性质,如德拜温度$Θ$,热容$C_{p}$,和热膨胀系数$α$,并提供热参数与压力之间的关系。
2018-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Trends in elastic properties of Ti-Ta alloys from first-principles calculations
马氏体起始温度($M_{\text{s}}$)是高温记忆合金的技术基本特性。我们最近已经证明[Phys. Rev. B 94,224104(2016)],描述$M_\text{s}$的组成依赖性的两个关键特征是$T=0$ K相稳定性和振动熵的差异,在德拜模型中,振动熵与弹性性质直接相关。在这里,我们使用密度泛函理论和特殊的准随机结构来研究无序马氏体和奥氏体Ti-Ta合金的弹性性能与成分的关系。我们观察到在低Ta含量下奥氏体相的四元剪切弹性常数软化和马氏体的剪切弹性常数的\emph{non-linear}行为。在$T = 0$ K下稳定奥氏体相需要至少12.5 $\%$ Ta。此外,马氏体的剪切弹性常数和杨氏模量在Ta浓度接近30 $\%$时表现出最大值。现象学的,基于弹性常数的标准表明,Ta的加入提高了强度,但降低了合金的延展性。此外,马氏体和奥氏体计算的方向弹性刚度随着Ta含量的增加而变得更加各向同性。报告的弹性性能作为组成的函数的趋势可以作为在这类有趣的材料中具有优化性能的合金的设计的指导。
2020-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and elastic properties of Cd$_{16}$Se$_{15}$Te solid state solution: first principles study
在密度泛函理论的框架下研究了Cd ${}_{16}$ Se ${}_{15}$ Te固溶体的电子能带结构和弹性性质.样品的结构是在原始的二元化合物CdSe上构建的,该化合物在立方相中结晶。从电子能带结构出发,计算了电子、重空穴、轻空穴的有效质量、自旋轨道有效质量和G点约化质量。此外,还计算了激子结合能、折射率和高频介电常数。从理论上计算了材料的杨氏模量、剪切模量、体积模量和泊松比。根据弹性系数的结果,得到了声速和德拜温度的值。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Core Energies and Core Fields from First Principles
体心立方铁的从头计算表明,螺旋<111>位错诱导的短程膨胀场除了Volterra弹性场。这种核心领域的建模在各向异性弹性理论使用力偶极子。因此,弹性模型更好地再现了从头计算中观察到的原子位移。在弹性能的计算中包括该芯场允许导出随着单元尺寸更快收敛的芯能,从而导致不依赖于用于模拟的位错阵列的几何形状的结果。
2009-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric, piezoelectric, and elastic properties of BaTiO$_3$/SrTiO$_3$ ferroelectric superlattices from first principles
采用第一性原理密度泛函理论研究了外延应变对(001)取向铁电(BaTiO $_3$)$_m$ /(SrTiO $_3$)$_n$超晶格($m = n = {}$ 1-4)声子谱、晶体结构、自发极化、介电、压电和弹性性质的影响.自支撑超晶格的基态是单斜$Cm$极性相。在面内双轴压应变下,转变为四元$P4mm$极性相;在面内双轴拉伸应变下,转变为正交$Amm2$极性相。当改变面内晶格参数时,在极性相之间的边界处出现几种光学和声学模式的软化,并且介电、压电和弹性张量的相应分量临界发散。用两种特殊的准无规结构SQS-4模拟了无序Ba $_{0.5}$ Sr $_{0.5}$ TiO $_3$固溶体的混合焓,并与超晶格的混合焓进行了比较,揭示了BaTiO $_3$ -SrTiO $_3$体系向短程有序化的趋势,表明这些超晶格是相当稳定的.
2016-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of ternary arsenide SrFe2As2 and quaternary oxyarsenide LaOFeAs as basic phases for new 38-55K superconductors from first principles
本文报道了用第一原理FLAPW-GGA方法计算了新发现的“1111”和“122”38- 52 K超导体的两个相关相,即三元砷化物SrFe_2As_2和四元氧砷化物LaOFeAs的弹性性质。独立的弹性常数(Cij),体积模量,压缩性,和剪切模量进行评估和讨论。此外,多晶LaOFeAs和SrFe_2As_2陶瓷的弹性参数的数值估计进行的第一次。
2008-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electronic, structural, and elastic properties of metal nitrides XN (X = Sc, Y): A first principle study
我们利用一个简单的,强大的,第一原理方法,基于基组优化与BZW-EF方法,研究过渡金属单氮化物的电子和相关性质:ScN和YN。我们解决了KS系统的方程自洽内的线性组合的原子轨道(LCAO)形式主义。结果表明,带隙和低能量导带,以及弹性和结构性能,可以计算出合理的精度时,LCAO形式主义是用来获得最佳的基础。我们计算的ScN的间接电子带隙(E $^\mathrm{Γ-X}_g$)为0.79(LDA)和0.88 eV(GGA)。在YN的情况下,我们预测间接带隙(E $^\mathrm{Γ-X}_g$)为1.09(LDA)和1.15 eV(GGA)。我们还计算了两个系统的平衡晶格常数,体积模量(B $_{o}$),有效质量和弹性常数。我们的计算值与实验值非常吻合,后者是可用的。
2012-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Density Functional Theory calculations have been performed to obtain lattice parameters, elastic constants, and electronic properties of ideal pyrochlores with the composition A$_2$B$_2$O$_7$ (where A=La,Y and B=Ti,Sn,Hf, Zr). Some thermal properties are also inferred from the elastic properties. A decrease of the sound velocity (and thus, of the Debye temperature) with the atomic mass of the B ion is observed. Static and dynamical atomic charges are obtained to quantify the degree of covalency/ionicity. A large anomalous contribution to the dynamical charge is observed for Hf, Zr, and special…
2005-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability and elastic properties in the $Al_{1-x-y}Cr_{x}Ti_{y}N$ system from first principles
多元氮化物是硬质涂层的研究热点。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了取代基对$Al_{1-x-y}Cr_{x}Ti_{y}N$ $(0\leq x,y\leq1)$的相稳定性、磁性和弹性性质的影响。这些计算提供了晶格参数,形成能,混合焓和弹性常数。计算值与实验值吻合良好,并与其他理论结果进行了比较。当B1-TiN的浓度高于60 $\%$时,发生从反铁磁到铁磁状态的磁性转变。四元区的铝溶解度低于组成三元系统。泊松比、剪切模量和杨氏模量被用作硬度的预测因子,表明在从B1到B4的过渡线上发现较高的硬度值。所获得的结果使新的$Al_{1-x-y}Cr_{x}Ti_{y}N$为基础的涂料应用材料的设计。
2018-10-13 cond-mat.mtrl-sci
First principle electronic, structural, elastic, and optical properties of strontium titanate
我们报道了立方SrTiO $_{3}$钙钛矿的自洽从头算电子,结构,弹性和光学性质。我们的非相对论计算采用了广义梯度近似(GGA)势和原子轨道线性组合(LCAO)形式。我们的计算的显着特点源于解决自洽的方程组描述的GGA,使用Bagayoko-Zhao-Williams(BZW)方法。我们的结果与实验结果一致,后者是可用的。特别是,我们的理论,间接带隙为3.24 eV,实验晶格常数为3.91 Ω,与实验非常吻合。我们预测,平衡晶格常数为3.92电子伏特,相应的间接带隙为3.21电子伏特和体积模量为183 GPa。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of the electronic, optical and elastic properties of CdIn2S4 spinel at the ambient and elevated pressure
采用第一性原理计算,在广义梯度近似和局域密度近似下,对CdIn 2 S4硫尖晶石进行了研究.在0 ~ 10 GPa的压力范围内计算了该化合物的结构、电子、光学和弹性性质,低于该化合物的相变压力。本文的主要结果之一是,以前在文献中遇到的争议的性质的CdIn 2S 4带隙得到解决,有利于间接的差距。带隙的压力系数估计为0.071/0.063 eV/GPa(GGA/LDA)与文献中的实验数据0.076或0.069 eV/GPa非常一致。计算的压力依赖性的晶胞体积遵循的实验结果非常密切。计算了声子距离、晶格常数和所有弹性常数与压力的关系。CdIn_2S_4的德拜温度的精确估计为280 K(LDA)和252 K(GGA)。弹性各向异性的CdIn 2S 4的可视化绘制三维依赖性的杨氏模量在晶格中的方向;它被建立,实现最低的杨氏模量值,如果外部应力沿晶轴施加。
2013-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and electronic properties of fluorite RuO_2 from first principle
采用平面波赝势密度泛函理论研究了高压下萤石型RuO_2的弹性、热力学和电子性质。优化后的晶格参数、弹性常数、体弹性模量和剪切模量与其他理论值一致。从改性萤石型到萤石型的相变为88 GPa(局域密度近似LDA)或115.5 GPa(广义梯度近似GGA)。在高压下的杨氏模量和Lamé系数也进行了研究。通过计算弹性常数,证明了该结构在120 GPa的压力下是稳定的。此外,还研究了其热力学性质,包括德拜温度、热容、热膨胀系数、Grüneisen参数和泊松比。在萤石型RuO_2的电子结构中发现了一个很小的带隙,其带宽随压力的增加而增加。此外,目前的机械和电子性能表明,键合性质是共价键,离子和金属的贡献的组合。
2012-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and Piezoresistive Properties of Nickel Carbides from First-Principles
由于镍作为碳纳米管和石墨烯生长的催化剂的相关性,镍-碳系统在过去几年中受到了越来越多的关注,其中可能涉及碳化镍中间体或最终形成碳化物界面层。包含Ni $_3$ C的镍-碳复合物薄膜在机械传感应用中特别令人感兴趣。由于碳化镍的亚稳定性,形成条件以及机械和电气性能之间的耦合尚未得到很好的理解。采用第一性原理电子结构方法,计算了Ni $_3$ C、Ni $_2$ C和NiC的弹性性质,以及在机械应变下电子性质的变化。我们观察到费米能级周围的电子态密度在所考虑的高达1%的应变下不发生变化,这对应于高达3GPa的应力。Ni $_3$ C电导率的相对变化范围高达约10%的最大值。
2017-01-03 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of the structural, elastic and electronic properties of MNxC1-x (M=Ti, Zr, Hf; 0<x<1) carbonitrides at ambient and elevated hydrostatic pressure
采用密度泛函理论计算了三种具有岩盐结构的混合过渡金属碳氮化物TiNxC 1-x、ZrNxC 1-x和HfNxC 1-x(0<x<1)在常压和50 GPa流体静压下的结构、电子和弹性性质.所考虑的化合物的晶格常数,密度和体积模量表现为氮浓度x的线性函数。所有这些参数的线性相关性允许在0到1的范围内的任何x值处获得它们的估计。通过计算键级和电子密度差分布,证明了随着氮逐渐取代碳,化学键的离子性逐渐增强。
2013-06-13 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of structure, energetics, formation enthalpy, elastic constants, polarization, and piezoelectric constants of AlN, GaN, and InN: comparison of local and gradient-corrected density-functional theory
采用平面波超软赝势方法,在交换相关泛函的LDA(局域密度)和GGA(广义梯度)近似下,从密度泛函理论中的第一性原理预测了氧化锌和纤锌矿III-V族氮化物AlN、GAN和InN的许多不同的体性质。除了结构和凝聚力,我们还研究了形成hoppies(预测缺陷溶解度和表面稳定性的关键成分),自发极化和压电常数(纳米结构建模的中心参数)和弹性常数。我们的研究证实了这两种密度泛函方法在描述III-V族氮化物(以及母种N $_2$、Al、Ga和In)的不同性质方面的相对优点,并使我们得出结论,与高精度技术(如多投影仪超软赝势或现代全电子方法)相关联的GGA近似在III-V族氮化物的研究中是优选的。
2000-11-25 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of electronic band structure and elastic properties of superconducting nanolaminate Ti2InC
采用全势线性缀加平面波方法和交换关联势的广义梯度近似(FLAPW-GGA)计算了新发现的超导纳米叠层Ti 2 InC的电子和弹性性质.讨论了能带结构、态密度和费米面特征。优化的晶格参数,独立的弹性常数,体积和剪切模量,压缩性进行了评估和讨论。首次对多晶Ti_2InC陶瓷的弹性参数进行了数值估算。
2008-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
First principles elastic constants and electronic structure of alpha-Pt_2Si and PtSi
我们对两种室温稳定的Pt硅化物相:四方α-Pt_2Si和斜方PtSi的弹性性质和电子结构进行了第一性原理研究。计算了α-Pt_2Si的a和c晶格常数以及PtSi的a、b和c晶格常数和四个内部结构参数。这些结果与实验数据吻合得很好。我们还计算了零压弹性常数,证实了纯Pt和Si的先前结果,并预测了α-Pt_2Si(PtSi)的六个独立的非零弹性常数的值。这些计算包括由弹性应变引起的所有相关内位移的完整处理,包括明确确定α-Pt_2Si中的三种应变的无量纲内位移参数,对于它们是非零的。我们已经分析了在计算的弹性常数的趋势,无论是在一个给定的材料,以及两个硅化物和纯Pt和Si相之间。计算的电子结构证实了这两种硅化物是在费米能级具有低态密度的贫金属,因此我们预计光吸收的Drude分量将比纯Pt等好金属小得多。这一观察结果,结合拓扑结构中发现的第一原理自旋轨道分裂能带结构,表明它可能是重要的,包括带间的贡献的光吸收,即使在红外区域。
2001-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Comment on Two-dimensional porous graphitic carbon nitride C6N7 monolayer: First-principles calculations [Appl. Phys. Lett. 2021, 119, 142102]
最近,Bafekry等人[Appl.Phys.Lett. 119,142102(2021)]报道了他们关于新型C6N7单层的弹性常数的密度泛函理论(DFT)结果。他们预测C6N7单层的弹性模量非常软,为36.29 GPa,这对于碳氮化物2D晶格来说非常低。使用DFT计算,我们预测一个显着更高的弹性模量为267 GPa的单层。最大拉伸强度也被预测为20.5 GPa,揭示了C6N7单层的突出的机械性能。
2022-04-22 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of phase transition, elasticity, and thermodynamic properties for TiZr alloy
采用第一性原理密度泛函理论研究了等原子TiZr合金的结构相变、弹性力学行为、声子和热力学性质。计算得到的$α$和$ω$相的晶格参数和状态方程以及$α$ $\mathtt{\rightarrow}$ $ω$ $\mathtt{\rightarrow}$ $β$的相变序列与实验符合得很好。$α$和$ω$相的弹性常数表明它们是机械稳定的。立方相$β$在零压下是力学不稳定的,其力学稳定的临界压力为2.19 GPa。我们发现,弹性模量,弹性声速,德拜温度都随着压力的增加,为三个相的TiZr合金。较大的$B/G$值说明TiZr合金具有较好的塑性,其塑性优于Zr元素,尤其是在$β$相中。在10 GPa附近,弹性波速度和德拜温度在$α$ $\mathtt{\rightarrow}$ $ω$相变时具有突然增加的行为,在较高压力下,在$ω$ $\mathtt{\rightarrow}$ $β$相变时具有突然减小的特征。通过Mulliken布居分析,我们说明了\emph{d} -带占有率的增加将稳定立方$β$相。首次提出了TiZr合金三相的声子色散关系,其中$β$相声子清楚地表明了其在环境条件下的动力学不稳定性。利用准调和近似和德拜模型,得到了吉布斯自由能、熵和热容的热力学表达式。
2011-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic, electronic and optical properties of a newly predicted layered-ternary Ti4SiN3: A First-principles study
我们研究了一种新预测的层状三元化合物Ti4 SiN 3的α相和β相。计算了它们的力学、电学和光学性质,并与其它化合物M4 AX3(M = V,Ti,Ta; A = Si,Al; X = N,C)进行了比较。结果表明,假设的Ti4 SiN 3显示出改善的抗形变和单轴拉伸的行为和轻微的弹性各向异性。电子能带结构为α-和β-Ti4 SiN 3显示金属导电性,其中Ti 3d态占主导地位。Ti 3d和N2 s的杂化峰的能量低于Ti 3d和Si 3 p的杂化峰,表明Ti 3d-N2 s键比Ti 3d-Si 3 p键强。利用能带结构讨论了不同光学性质特征的起源。与同类化合物相比,预测化合物的α相具有更好的反射性能。关键词:三元氮化物;第一性原理;力学性能;电子能带结构;光学性能
2011-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability, elastic, electronic, thermal and optical properties of Ti3Al1-xSixC2 (0 LE x LE 1): First-principles study
采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法,系统地研究了Ti 3Al 1-xSixC 2(0 \leq x \leq 1)的结构参数和弹性、电子、热力学和光学性质.一些弹性参数随Si含量的增加而增加,使得合金具有更高的压缩和拉伸强度。随着x从0增加到1,借助Mulliken布居分析获得的维氏硬度值增加。所考虑的固溶体都是金属的价带和导带,其中主要有Ti 3d字符,跨越费米能级。在T = 0- 1000 K和P = 0- 50 GPa的范围内,采用考虑声子效应的准谐德拜模型,得到了体积模量、归一化体积、比热、热膨胀系数和德拜温度随温度和压力的变化关系.所得到的结果进行了比较与其他结果在可用的。进一步的光学功能的两个偏振矢量的分析表明,反射率是高的可见光-紫外区域高达~ 10.5 eV的区域,显示出良好的涂层材料的前景。关键词:Ti 3Al 1-xSixC 2;第一性原理;准谐德拜模型;力学性能;能带结构;光学性能
2012-07-21 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of infrared, Raman, piezoelectric and elastic properties of Mg-IV-N\textsubscript{2} (IV = Ge, Si, Sn)
Case Western Reserve University(凯斯西储大学)
研究Mg-IV-N₂化合物的振动模式、压电张量和弹性合规张量,分析其红外和拉曼光谱特性及弹性质。
2026-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic band structure, Fermi surface, and elastic properties of new 4.2K superconductor SrPtAs from first-principles calculations
六方相SrPtAs(s.g. P6/mmm; #194)是一种新型的低温(TC ~ 4.2K)超导体。利用第一性原理计算首次得到了SrPtAs的优化结构参数、电子能带、费米面、总态密度和分态密度、原子间成键图、独立弹性常数、体模量和剪切模量,并与相关的层状超导体SrPt 2As 2进行了比较分析。
2011-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
The electronic structure and elastic property of monolayer and bilayer transition metal dichalcogenides MX$_2$ (M=Mo,W;X=O,S,Se,Te): A comparative first-principles study
采用第一性原理方法,采用不同的交换关联泛函,包括LDA、PBE和OptB 88-vdW形式的vdW-DF泛函,研究了分子式为MX $_2$(M=Mo,W; X=O,S,Se,Te)的二维过渡金属二硫属化物(TMDC)单层和双层结构的电子和弹性性质.计算的能带结构表明,除了MoO $_2$和WO $_2$外,单层TMDC在K点处具有直接带隙。当单层堆叠成双层时,除了双层WTe $_2$在K点处仍然存在直接带隙外,发现间接带隙减小。计算的面内杨氏模量与石墨烯相当,这预示着TMDC在未来柔性和可拉伸电子器件中的可能应用。我们还评估了不同的泛函,包括LDA,PBE,和optB 88-vdW在描述TMDC的弹性模量的性能,发现LDA似乎是最合格的方法。此外,我们的计算表明,双层的杨氏模量是不敏感的堆叠顺序和单层之间的机械耦合似乎可以忽略不计。
2015-05-07 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles-Based Thermodynamic Description of Solid Copper Using the Tight-Binding Approach
紧束缚模型适合于铜的第一性原理计算,包括根据弹性常数和高对称性声子模式扭曲的结构。在准简谐近似下计算了基于第一性原理的声子色散和自由能。所得到的热膨胀,温度和体积依赖性的弹性常数,德拜温度,和Gruneisen参数与现有的实验数据进行比较。
2002-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, electronic, bonding, and optical properties of WTe2 Weyl semimetal: A comparative investigation with MoTe2 from first principles
Td-WTe 2是拓扑Weyl半金属。WTe 2的正交结构在室温下是稳定的。利用密度泛函理论对WTe 2的弹性、电子、成键和光电性质进行了详细的研究。第一次研究了WTe 2的弹性行为和各向异性指数。还首次探讨了组成原子间的成键性质和电场偏振依赖的光学常数。WTe 2是弹性各向异性的;另一方面,光学各向异性较低。电子能带结构显示出布里渊区沿一定方向的准线性色散,具有半金属特征。费米能级位于分离成键态密度和反键态密度的赝能隙处。电子有效质量张量被预测为高度方向依赖。能量色散在c方向上明显较弱。WTe 2中的键合是共价键和金属键的混合物。光电特性在宽的光子能量带上显示出强反射特性。这种化合物是紫外线辐射的强吸收剂。德拜温度已从弹性常数计算。我们将WTe 2的所有计算物理性质与同构MoTe 2 Weyl半金属的物理性质进行了比较。比较了WTe 2和MoTe 2的性能。WTe 2的计算参数也已与那些已经在文献中进行了比较。已经达成了很好的协议。
2020-08-26 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of optical, elastic anisotropic and thermodynamic properties of TiN under high temperature and high pressure
在0 ~ 2000 K温度范围内,在0 ~ 20 GPa压力范围内,详细分析了NaCl(B1)结构中TiN的光学、弹性各向异性和热力学性质。从计算的介电常数,一阶同构相变之间的29和30 GPa的TiN。吸收光谱表现出从远红外区到紫外区的高值。TiN的杨氏模量的各向异性值小于c-BN在0 GPa和TiN的各向异性明显增加的压力的增加。体积模量、Grüneisen参数、吉布斯自由能和德拜温度受压力和温度的影响显著。TiN的Grüneisen参数远大于c-BN。在低于1000 K的温度下,TiN的热容比c-BN大得多。
2017-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Trends in Elasticity and Electronic Structure of Transition-Metal Nitrides and Carbides from First Principles
用密度泛函微扰理论研究了$B_1$结构过渡金属氮化物及其碳化物的弹性性质。弹性常数的线性响应结果与数值导数法所得结果吻合良好,也与实测数据一致。我们发现以下趋势:(1)对于金属组分或如果C被N取代,体模量$B$和四元剪切模量$G^{\prime}=(C_{11}-C_{12})/2$在周期表上的上方或下方增加,晶格常数$a_{0}$减小;(2)不等式$B > G^{\prime} > G > 0$适用于$G=C_{44}$ ;(3)$G$强烈地依赖于每个晶胞的价电子数($Z_{V}$)。从$G$作为$Z_{V}$的函数的拟合曲线,我们可以预测MoN在$B_{1}$结构中是不稳定的,并且过渡金属碳氮化物($e.g.$ ZrC $_{x}$ N $_{1-x}$)和双过渡金属碳化物($e.g.$ Hf $_{x}$ Ta $_{1-x}$ C)在$Z_{V} \approx 8.3$处具有最大$G$。
2004-12-15 cond-mat.mtrl-sci