Thermal Equation of State of Tantalum
我们从第一性原理出发，采用线性化增广平面波（LAPW）和赝势方法，研究了钽的热状态方程，压力可达300 GPa，温度可达10000 K。用LAPW计算了零温状态方程。在有限温度下，对54个原子的超原胞进行了混合基赝势计算。采用单胞粒子模型计算配分函数得到振动贡献，由LAPW的能带结构得到有限温度下的电子自由能.讨论了热状态方程参数如Grüneisen参数$γ$、$q$、热膨胀系数$α$、Anderson-Grüneisen参数$δ_T$随压力和温度的变化规律。计算的Hugoniot与冲击波实验显示出极好的一致性。电子拓扑转变被发现在约200 GPa。
2000-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Argon bubble formation in tantalum oxide-based films for gravitational wave interferometer mirrors
利用HAADF图像和DualEELS以空间分辨的方式定量了掺杂五氧化二钽薄膜的钛白的氩含量。研究在300 $^{\circ}$ C、400 $^{\circ}$ C和600 $^{\circ}$ C下退火的膜，以查看退火温度和气泡形成之间是否存在关系。使用HAADF成像显示，氩存在于大多数这些膜中，并且氩气泡在400 $^{\circ}$ ℃下退火后开始形成，并且在600 $^{\circ}$ ℃下退火后变粗。使用来自EELS图谱的氩数据和使用Hartree Slater截面缩放的实验数据创建用于定量的半经验标准。对于600 $^{\circ}$ C样品中的35个气泡，计算气泡内氩气的密度和压力。气泡的平均直径、密度和压力分别为22 μ m、870 kg/m $^3$和400 MPa。使用范德华方程计算压力。这些气泡可能会影响薄膜的性质，而薄膜是用作引力波探测器反射镜的光学涂层。这种空间分辨的定量技术可以很容易地应用于一系列材料中的其他小的惰性气体气泡。
2020-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity Observed in Tantalum Polyhydride at High Pressure
本文利用金刚石对顶砧和原位激光加热在197 GPa、约2000 K下合成钽多氢化物，观测到约30 K超导转变，并归因于TaH3的I-43d相。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
First Principles Force Field for Metallic Tantalum
我们提出了一个通用的策略来开发精确的力场（FF）的从头计算量子力学（QM）计算的金属系统，我们说明了这种方法的钽。作为FF的输入数据，我们使用线性增广平面波方法（LAPW）和广义梯度近似（GGA）来计算：（i）Ta的bcc，fcc和hcp晶体结构的零温度状态方程（EOS），压力高达~500 GPa。(ii)弹性常数。(iii)我们使用混合基赝势代码来计算体积弛豫空位形成能也作为压力的函数。在开发Ta FF时，我们还使用以前的QM计算：（iv）A15结构的状态方程。(v)表面能BCC（100）。(vi)体心立方晶体剪切孪晶的能量学。我们发现，适当的参数嵌入原子模型力场（记为qEAM FF）能够再现所有这些QM数据。因此，相同的FF描述具有良好的精度的bcc，fcc，hcp和A15相的Ta的压力从~-10 GPa到~ 500 GPa，同时还描述了空位，表面能，和剪切转变。这个单一的FF的能力来描述这样一个范围内的系统与各种协调表明，它将是准确的描述缺陷，如位错，晶界等，我们说明了使用的qEAM FF与分子动力学来计算这样的有限温度特性的熔化曲线高达300 GPa;我们得到了T_{melt} =3150 +/- 50 K的零压熔化温度，与实验（3213-3287 K）很好地一致。我们还报告了在很宽的温度范围内的热膨胀的Ta，我们计算的热膨胀系数与实验数据吻合得很好。
2002-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electrical properties of tantalum nitride thin films fabricated by using reactive radio-frequency magnetron sputtering
TaN薄膜是[FeN/TaN]（n）多层膜中的一种有吸引力的中间层和扩散阻挡层，在高密度磁纪录中具有潜在的应用前景。采用反应射频溅射法，在不同的N-2分压下，在5 mAr/N-2气氛下，分别在玻璃和Si衬底上制备了两个系列的TaN薄膜，并对薄膜进行了系统的表征分析。当N2分压从0.0%增加到30%时，薄膜中的相发生了明显的变化，从bcc结构的Ta转变为bcc结构的Ta（N）和六方结构的Ta_2N的混合相，然后依次转变为fcc结构的TaN和TaN与富N相的混合相。这些变化与晶粒形状以及薄膜的择优晶向的变化有关，从bcc Ta [100]到[110]，然后到随机，最后到fcc TaN [111]。在77-295 K范围内，它们还与薄膜电阻率从金属到类超导体行为的变化有关。薄膜呈现典型的多晶织构结构，具有小的结晶畴和不规则的晶粒形状。在薄膜中观察到平行于衬底表面的清晰的优选（111）堆叠，其中嵌入有非晶区。在25%N-2分压下获得了电阻率为6.0m Ω cm、具有[ 111]择优取向的TaN薄膜，可作为[FeN/TaN]（n）多层膜的中间层。
2003-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, properties and thermal decomposition of the Ta4AlC3 MAX phase
本工作描述了一种高相纯度的Ta 4AlC 3 MAX相块体陶瓷的合成路线。通过在1200-1650°C范围内对氢化钽、铝和碳粉末混合物进行热压和放电等离子体烧结来实现压力辅助致密化。通过X射线衍射和扫描电子显微镜，其特征在于作为烧结温度的函数的相存在和显微结构。在1500 ℃、30 MPa条件下热压30 min，获得了高纯α-Ta 4AlC 3。在SPS制备的样品中观察到β-Ta_4AlC_3同素异形体。测定了高纯块体试样的弹性模量、维氏硬度、抗弯强度和单边V型缺口梁断裂韧性。研究了Ta 4AlC 3在1200°C和1250°C高真空下热分解为碳化钽和铝蒸气的过程，作为制备多孔碳化钽部件的可能工艺路线。
2019-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and thermodynamics of bcc iron at pressure: first-principles linear response study
在广义梯度近似下，采用第一性原理线性响应线性muffintin轨道方法计算了铁磁性体心立方铁的晶格动力学和热状态方程性质。计算的声子色散和声子态密度，无论是在环境压力和高压下，表现出良好的一致性与非弹性中子散射数据。我们发现的自由能作为体积和温度的函数，包括电子激发和声子的贡献，我们推导出各种热力学性质在高压和高温。室温下的热状态方程与金刚石压砧测量结果吻合得很好。我们已经进行了详细的调查的行为的各种热状态方程参数，如体积模量，热膨胀系数，安德森-Gruneisen参数，Gruneisen比，以及作为温度和压力的函数的热容。一个详细的比较已与现有的实验测量，以及从类似的理论研究的结果，钽。
2005-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Thermal analysis and crystal growth of doped Nb$_2$O$_5$
用热分析、X射线粉末衍射和热力学模拟研究了Nb $_2$ O $_5$ -Ta $_2$ O $_5$和Nb $_2$ O $_5$ -V $_2$ O $_5$体系。两种体系都可能形成固溶体;此外，两种体系都分别含有一种中间化合物VNb $_9$ O $_{25}$或Ta $_2$ Nb $_4$ O $_{15}$。研究了常压下纯铌（V）氧化物和纯钽（V）氧化物的相关系。结果发现，这两种化合物可以发生在两个稳定的固体修饰。对于铌（V）-氧化物，这是单斜高温变质（H-Nb $_2$ O $_5$）和正交低温变质（T-Nb $_2$ O $_5$），对于钽（V）氧化物，为四元高温形式（$α$ -Ta $_2$ O $_5$）和正交低温形式（$β$ -Ta $_2$ O $_5$）。在此基础上，采用光学浮区法（OFZ）进行了两种体系中不同组分的晶体生长实验。
2018-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Two-temperature equations of state for d-band metals irradiated by femtosecond laser pulses
利用密度泛函理论计算了铜、铁和钽的冷态能量-压力曲线。我们考虑流体静力学和单轴变形的范围内，从双压缩的初始体积每原子的双拉伸。随着压力的增加，铁的$α$相向六角铁的同素异形转变。在流体静力学变形的情况下，我们也得到了类似的冷曲线，但非零电子温度的范围高达5 eV。最近，人们考虑了相似的体积和电子温度范围。在上述体积和温度范围内研究了电子内能、压力和态密度的行为。理论上预测了所考虑的金属的最大流体静力学应变和晶格不稳定性的类型。通过求解$τ$近似下的Boltzmann动力学方程，给出了d带金属的高电子温度对电子热导率和电阻率的影响.并与金的量子分子动力学结果进行了比较。
2017-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Equation of state of rhenium under high temperatures and pressures predicted by ensemble theory
本文采用统计系综理论框架下的新方法，以 ab initio 精度预测铼至 3000 K、900 GPa 的 EOS，结果与低压半经验计算、大气压实验及体积模量测量吻合，并解释了实验争议。
2024-12-06 cond-mat.mtrl-sci
New Phases of Water Ice Predicted at Megabar Pressures
基于密度泛函计算，我们预测水冰达到两个新的晶体结构与Pbca和Cmcm对称性在7.6和15.5毫巴，分别。已知的高压冰相VII、VIII、X和Pbcm以及Pbca相都是绝缘的，并且由两个互穿的氢键网络组成，但是Cmcm结构是金属的，并且由H和O原子的波纹片组成。H原子被挤压到下一个最近的O原子之间的八面体位置，而它们在冰X，Pbcm和Pbca相中占据最近的O原子之间的四面体位置。
2010-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Predicted Novel Hydrogen Hydrate Structures under Pressure from First Principles
天然气水合物是最重要的系统。特别是氢水合物是冰卫星和彗星的潜在材料，并可用于储氢。我们探讨了在0-100 GPa的压力范围内的H2O-H2系统的从头变组成演化模拟。根据我们的计算和前人的实验结果，H_2 O-H_2体系在压力作用下发生了一系列的转变，形成了已知的开网状笼形结构（sII，C_0）、致密的“填充冰”结构（C_1，C_2）和两种新的水合物相。其中之一是基于六边形冰框架，并在低压和相似焓下具有与C 0相相同的H2O：H2比（2：1）（我们将此相命名为Ih-C 0）。另一个新预测的水合物相具有1：2的H2O：H2比和基于立方冰的结构。这个阶段（我们命名为C3）被预测在38 GPa以上是稳定的，包括范德华相互作用和零点振动能，并解释了以前神秘的实验X射线衍射和拉曼测量。这是最富氢的水合物，并且该相具有显著的重量密度（18重量%）。容易提取的氢。
2014-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Predicted Complex Lithium Phases at Terapascal Pressures
本文利用AIRSS和DFT方法研究了元素锂在多太帕压力下的相图，发现多个复杂新相，并揭示了其在16 TPa以上由电子化物向正常金属行为的转变。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Krypton oxides under pressure
在高压下，氪，最惰性的元素之一，预计将成为充分反应，形成一类新的氪化合物;氪氧化物。利用现代从头算进化算法结合密度泛函理论，我们预测存在的几个化学稳定的Kr/O物种在高压下。特别是，我们的计算表明，在大约。在300 GPa下，一氧化物KrO应该自发形成，并且相对于组成元素和更高的氧化物保持热稳定和动力学稳定。一氧化物被预测形成非分子晶体与短Kr-O接触，典型的真正的化学键。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Uranium polyhydrides at moderate pressures: prediction, synthesis, and expected superconductivity
富氢超导体引起了人们极大的关注，这是由于最近在理论上（1）和实验上发现了H3 S中创纪录的高温超导性（155 GPa时Tc = 203 K（2））。在这里，我们寻找稳定的铀的压力高达500 GPa的从头进化晶体结构预测。U-H系统的化学成分非常丰富，有14种新化合物，包括富氢的UH 5、UH 6、U2 H13、UH 7、UH 8、U2 H17和UH 9。它们的晶体结构是基于共同的f.c.c.或h. c. p.铀亚晶格和不寻常的H8立方簇。我们在1-103 GPa的高压实验证实了预测的UH 7，UH 8和UH 5的三个不同阶段，提高了对其他阶段预测的信心。许多新预测的相有望成为高温超导体。最高Tc的超导体是UH 7，预计在22 GPa以上的压力下（Tc = 44-54 K）是稳定的，并且在减压到零压力时（Tc = 57-66 K），该相保持动态稳定。
2018-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced stabilization of carbonic acid and other compounds in the C-H-O system
元素和化合物的物理化学行为被高压严重改变。晶体结构预测方法可以揭示压力诱导反应和相变的发生。在这项工作中，我们探讨了C-H-O相图高达400 GPa利用进化算法的晶体结构预测与从头计算。除了发现高压元素和已知分子的新的稳定多晶型物外，我们还预测了新化合物的形成。在低压下形成2CH 4：3 H2包合物，并在215 GPa内保持稳定。碳酸（H2 CO 3），在环境条件下高度不稳定，预计将在温和的压力（约1 GPa）下形成热力学。当压力上升时，它聚合，并在300 GPa以上与水反应形成原碳酸（H4 CO 4）。通过分析电荷密度和电子局域化函数分布，这种意想不到的高压化学是合理的，并对普通化学和行星科学的影响进行了讨论。
2016-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Hydrocarbons under pressure: phase diagrams and surprising new compounds in the C-H system
由于C-H体系在有机化学、生物化学、石油化学和行星化学中的重要作用，了解其高压行为具有重要意义。我们用演化结构预测和从头计算相结合的方法对C-H体系的压力-组成相图进行了系统的研究，发现只有饱和烃是热力学稳定的。预测了几种稳定的甲烷-氢共晶体：实验上得到的2CH_4·H_2空间群为I_4/m，在0 K时的稳定性范围为2-90 GPa，以及两种新的热力学稳定的化合物2CH_4·7·H_2（P-3 m_1空间群）和CH_4·9·H_2（Cm空间群）作为潜在的储能材料。预测甲烷的P21/c相在< 8 GPa的压力下是稳定的;本体石墨烷（CH）在P-3 m和Cmca相中分别显示出在7-18和18-50 GPa和0 K下是热力学稳定的;聚乙烯显示出具有窄的稳定范围。本文报道了C-H体系的p-T-x相图和CH_4的p-T相图。
2020-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural Motifs and Bonding in Two Families of Boron Structures Predicted at Megabar Pressures
元素硼的复杂晶体化学导致了许多具有独特图案的结构以及相互矛盾的发现。在此，在100 GPa下进行的进化结构搜索已经发现了一系列潜在的新的亚稳相的硼，并进行键合分析，以阐明其电子结构。这些多晶型物，动态稳定在100 GPa，分为两个家庭。第一个是来自在这些条件下的热力学最小值，$α$ -Ga，而通道包括第二个。两个额外的共生结构被揭露，它表明，它们可以通过堆叠层的$α$ -镓样和通道样的同素异形体在彼此的顶部。详细的键合分析揭示了在基于$α$ -Ga的结构中由双中心B-B键连接的四中心$σ$ -键合功能的网络，以及在基于通道的结构中主要由三中心$σ$ -键合功能组成的网络。发现这些高压相中的七个在大气条件下是亚稳态的，并且它们的维氏硬度估计为$\sim$ 36 GPa。
2021-01-01 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature and high-pressure apparatus aiming for synthesis of solid metallic hydrogen
80年前，人们就预测，在低温下将固态分子氢加压到高压，可以得到固态金属氢。此外，从理论上预测了固态金属氢在室温下具有超导电性。此外，令人惊讶的预测是，固体金属氢是一种亚稳金属，势垒为1 eV。该预测意味着固体金属氢即使在从高压释放后仍保持金属固相状态。冲击压缩合成液态金属氢。然而，为了在室温下在常压下获得金属氢，必须合成固体金属氢。理论预测，产生固态金属氢需要约500 GPa的超压。该压力接近金刚石砧座（DAC）可以产生的高压的极限。因此，很难通过使用DAC来合成金属氢。冲击压缩方法可以产生足够高的压力来合成金属氢。但这些方法都伴随着高温的产生，不可能合成固态金属氢。目前还没有确定的方法来合成固体金属氢。本文报道了一种新型的动态高压固体金属氢合成装置。我们表明，通过使用该装置，可以产生1TPa的高压，压力保持时间比传统的动态压缩方法长103至106倍。此外，我们表明，这种装置不伴随着高温的产生，不像传统的动态压缩方法，然后它是可能的，固体金属氢可能会合成这种装置。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Tetrahedral clustering in molten lithium under pressure
从第一性原理出发，预测了熔融锂中的一系列电子和结构转变。在压力大于150 GPa、温度高达1000 K的条件下，发现了一种具有$sp^3$键合材料四面体局域有序特征、导电性差的新相。尽管缺乏共价键，弱约束四面体集群有限的寿命被预测存在。锂中该相的稳定化涉及在间隙区域中的强电子局域化和芯电子之间的相互作用的独特机制。计算结果为20 GPa以上的异常熔化提供了证据，熔化温度低于300 K，并指向存在新的低对称性结晶相。
2008-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Pentazole and Ammonium Pentazolate: Crystalline Hydro-Nitrogens at High Pressure
利用第一性原理对高压下氢氮二元相图（N_{x} H_{y}，x \geqy）的富氮部分进行进化搜索，发现了两个新的结晶化合物，五唑（N_{5} H）和五唑酸铵（NH_{4}）（N_{5}），它们都具有环{ \rm N_{5} ^{-}}的特征.两种晶体都由五唑基N_{5} ^{-}阴离子和铵NH_{4} ^{+}或氢H^{+}阳离子组成。预测这两种晶体对于（NH_{4}）（N_{5}）和对于五唑N_{5} H在高于30 GPa的压力下是热力学稳定的。叠氮化铵（NH_{4}）（N_{3}）与二氮（N_{2}）混合后，向五唑铵（NH_{4}）（N_{5}）的化学转化预计在12.5 GPa以上变得能量有利。为了帮助识别新合成的化合物在未来的实验中，这两种晶体的拉曼光谱计算和模式分配作为压力的函数高达75 GPa。
2017-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Exotic behavior and crystal structures of calcium under pressure
实验研究表明，钙在压力下会经历几种违反直觉的转变：fcc \rightarrow bcc \rightarrow简单立方\rightarrow Ca-IV \rightarrow Ca-V，并在简单立方和高压相中成为良好的超导体。在这里，使用从头算进化模拟，我们探索的Ca在压力下的行为，并发现了一些新的阶段。我们的结构序列与传统的Ca的结构序列不同，但与Sr的结构序列相似。在0 K和33-71 GPa下，β-tin（I 41/amd）结构，而不是简单的立方结构，被预测为理论基态。这种结构可以表示为简单立方结构的大变形，正如在71和134 GPa之间稳定的高压相。Ca-V的结构在134 GPa以上是稳定的，是一种复杂的主体-客体结构。根据我们的计算，预测相是超导体，在压力下Tc增加，在120 GPa下达到~20 K，与实验符合良好。
2010-09-29 cond-mat.mtrl-sci
New ultrahigh pressure phases of H2O ice predicted using an adaptive genetic algorithm
我们提出了三个新的相H2O在常压下。我们的结构搜索使用自适应遗传算法，它允许广泛的探索晶体结构。在0 K时，冰X以外的新的压力诱导相变序列应为冰X → Pbcm → Pbca → Pmc_（21）→ P21/c相。在Pmc 21- P21转变过程中，氧的配位数随着密度的显著增加而从4增加到5。所有稳定的结晶相具有高达7 TPa的非金属能带结构。
2011-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High pressure layered structure of carbon disulfide
固体CS $_{2}$表面上类似于CO $_{2}$，在低压下具有相同的$Cmca$分子晶体结构，这表明在高压下也有类似的相。为了确定CS $_{2}$的零温最低焓结构，我们进行了广泛的第一性原理演化搜索，以增加压力高达200\，GPa。令人惊讶的是，分子$Cmca$相不像在CO $_{2}$中那样演变成$β$ -方石英，而是转变成最近在高压SiS $_{2}$中描述的相HP 2和HP 1。特别是HP 1，具有宽的稳定性范围，是层状$P2_{1}/c$结构，其特征在于边缘共享四面体对，并且理论上比迄今为止讨论的所有其他CS $_{2}$相更坚固。其拉曼光谱和对相关函数的预测值比$β$ -方石英的拉曼光谱和对相关函数的预测值更符合实验结果，并且预测了它们各自的红外光谱之间的进一步差异。计算了HP 1-CS $_{2}$的带隙在压力下接近50 GPa，产生绝缘体-金属转变，与实验观察一致。然而，金属态密度在此压力以上保持适度，表明所报道的超导性的不同起源。
2015-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Predicted formation of superconducting platinum-hydride crystals under pressure in the presence of molecular hydrogen
贵金属在常压下呈密排结构，在高压下很少发生结构转变。特别是铂（Pt），通常被认为是不活泼的，因此预计在压力下不会形成硫化物。我们预测，铂氢化物（PtH）有一个较低的焓比它的组成部分固体铂和分子氢在21.5 GPa以上的压力。我们计算了在70和80 GPa之间从四元到六方密排或面心立方（fcc）PtH的结构相变。线性响应计算表明，PtH在这些压力下是超导体，其临界温度约为10- 25 K。这些发现有助于阐明最近在富氢材料中观察到的压力诱导金属化和超导性。我们表明，在压力下形成面心立方金属超导体是常见的贵金属超导体，并研究在这些材料的超导性的可能性。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phonon instability and structural phase transition in Vanadium under high pressure
本文给出了VB族金属V、Nb和Ta在几兆巴压力下的第一性原理计算结果。在V中预测了一个独特的结构相变序列BCC-->（在60 GPa）菱面体（角度=110.5度）-->（在~ 160 GPa）菱面体（角度=108.5度）-->（在~ 430 GPa）BCC。Nb和Ta中不存在类似的转变。
2007-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Pressure Dependent Structural Changes and Predicted Electrical Polarization in Perovskite RMnO3
高压X射线衍射（XRD）测量RMnO 3（R=Dy，Ho和Lu）表明，不同的R离子发生不同的结构变化。大的晶格变化（正交应变）发生在DyMnO 3和HoMnO 3，而Jahn-Teller（JT）失真保持稳定。另一方面，在LuMnO 3中，Mn-O键畸变在4-8 GPa区域中观察到，JT畸变具有宽的最小值。高压红外光谱测量表明，在390 cm-1附近的声子对应的Mn和O离子的复杂运动的变化是有害的LuMnO 3。它在4-8 GPa区域软化，这与Mn-O键的结构变化一致，然后在高压下硬化。相反，DyMnO 3和HoMnO 3的声子随着压力的增加而不断硬化。DFT计算表明，E-相LuMnO 3是最稳定的相高达10 GPa的压力检查。模拟结果表明，在压力下LuMnO 3的明显结构变化可能被用来优化由压力/应变的电极化的强度。
2014-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Supporting Material for: Superionicity and Polymorphism in Calcium Fluoride at High Pressure
在这份补充文件中，我们解释了我们的从头计算密度泛函理论计算和晶体结构的压力下进行的CaF 2搜索的细节。我们还计算了立方萤石相Frenkel对缺陷的形成能与P的关系，以及预测的高温单斜P2_1/c相的振动声子谱和结构数据。压缩SrF 2和BaF 2的计算焓能量。
2014-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of topological electronic phases in elemental lithium under pressure
锂在环境条件下是一种典型的简单金属，在压力下具有令人惊讶的丰富相图，具有几种对称性降低的结构，配位数低，甚至具有半导体特性，密度增加。使用第一性原理计算，我们证明了一些预测的高压相的元素锂也主机拓扑电子结构。从80 GPa和重合的过渡到Pbca阶段，我们发现李是一个狄拉克节线半金属。我们进一步计算，Li保留线性色散能带在随后的预测较高的压力阶段，它表现出两个Cmca阶段之间的Lifshitz转变在220 GPa。Fd-3 m相在500 GPa下形成弯曲的蜂窝层，其产生低于费米能1 eV的狄拉克交叉。在费米能级附近的这些阶段的良好隔离的拓扑节点的结果，从增加p-轨道的字符与密度在费米能级，本身是一个后果的上升1 s核心波函数重叠，并在晶体结构中的非对称对称性的偏好在这些压力的青睐。我们的研究结果提供的证据表明，在压力下，散装3D材料轻元素，甚至纯元素系统，可以进行拓扑相变托管非平凡的拓扑性质附近的费米能级与可测量的后果;而且，通过压力，我们可以访问这些新的阶段在元素锂。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure structural and elastic properties of Tl2O3
本文从实验和理论两方面研究了室温压缩下三氧化二铊（Tl_2O_3）的结构性质。X射线粉末衍射测量高达37.7 GPa已补充从头算总能量计算。测定了Tl_2 O_3的状态方程，并与有关化合物进行了比较。实验发现，在22.0 GPa压力下，Tl_2O_3仍保持其初始立方方铁锰矿型结构。在该压力下，观察到非晶化的开始，样品在25.2GPa下完全非晶。样品在压力释放后保持无定形状态。为了理解压力诱导的非晶化过程，我们从理论上研究了可能的高压相的Tl 2 O3。虽然预测在5.8 GPa下到正交Rh 2 O 3-II型结构的相变和在24.2 GPa下到正交a-Gd 2S 3型结构的相变，但实验上没有观察到这些相，这可能是由于在室温下压力驱动的相变的阻碍。对立方方铁锰矿型结构在高压下弹性行为的理论研究表明，在室温下22 GPa以上的非晶化可能是由立方方铁锰矿型结构的力学不稳定性引起的，而理论预测的力学不稳定性是在23.5GPa以上。
2015-01-09 cond-mat.mtrl-sci
A first principles study of high pressure phase diagram of bismuth at 0 ~14 GPa based on structure search and quasi-harmonic approximation
基于结构搜索和准谐波近似，我们对0~14 GPa压力下铋晶体结构进行了第一性原理研究。用结构搜索法预测了一个新的Pbcm对称稳定相。结果表明，Bi在0 K时最稳定的结构分别为R-3 m（0 ~ 3.29 GPa）、Pbcm（3.29 GPa ~ 4.91 GPa）、Cmce（4.91 GPa ~ 10.57 GPa）和Im-3 m（> 10.57 GPa）。在准谐波近似下，利用第一性原理计算预测了铋的相图。我们发现，随着温度的升高，相变压力降低。计算结果与实验相图趋势一致。在我们的计算中，P4/ncc模型结构的非公度Bi-III相是不是一个稳定的相。仍然需要一个更好的Bi-III相模型。我们还注意到，自旋轨道相互作用是非常重要的铋相图模拟。采用基于第一性原理的结构搜索方法，成功地确定了铋的低温高压相图，表明结构搜索方法可以有效地找到给定材料在高压下的最稳定结构，即使是高Z元素。
2019-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Symmetry breaking and restoring under high pressure: the amazing behaviour of the "simple" alkali metals
我们认为，费米液体包围的离子晶格在压力下多次改变相位，在对称相位和低对称性二聚结构之间振荡，作为对势中的弗里德尔振荡的结果。相振荡解释了最近报道的轻碱金属在高压下的二聚化趋势。此外，恢复的对称相预测这样的元素在更高的密度。
2003-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Decomposition and terapascal phases of water ice
计算搜索的稳定和亚稳结构的水冰和其他H：O组合物在TPa的压力，使我们预测，H $_2$ O分解成H $_2$ O $_2$和富氢相在压力略高于5 TPa。富氢相在很宽的氢含量范围内是稳定的，当H $_2$ O与氢接触时，它可能在气体巨星核心的冰成分的侵蚀中发挥作用。金属化的H $_2$ O的预测在一个较高的压力略高于6 TPa，因此H $_2$ O不具有化学稳定的低温金属形式。我们还发现了一种新的、丰富的复杂的水冰相矿物学，它在0.8- 2 TPa压力范围内比以前预测的任何一种都要稳定。
2013-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-dependent mechanical and thermodynamic properties of newly discovered cubic Na2He
最近首次预测了在高压下He和Na的稳定化合物（Na2He）。我们探索压力依赖的弹性，力学和热力学性质的新发现的Na 2 He通过使用从头算技术。计算结果表明，理论晶格参数与实验晶格参数之间有较好的一致性。虽然在300 GPa下发现了Na2He的最稳定结构，但本研究确保了该化合物的机械稳定性高达500 GPa。计算了不同压强下Na_2He的德拜温度、熔化温度和最小热导率。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
The Microscopic Diamond Anvil Cell: Stabilization of Superhard, Superconducting Carbon Allotropes at Ambient Pressure
通过第一性原理计算预测了金属共价键合的碳同素异形体。它由$sp^3$碳框架组成，通过限制平行顺式聚乙炔链之间的距离来充当金刚石砧座单元。这些$sp^2$碳原子之间的距离使相金属化，并产生两个嵌套良好的几乎平行的带，跨越费米能级。计算表明，这一阶段是一个传统的超导体，与运动的$sp^2$碳的电子声子耦合的关键贡献者。$sp^3$碳原子赋予优异的机械性能，预计维氏硬度为48 GPa。该相在环境条件下是亚稳态的，可以通过将石墨冷压缩到40 GPa来制备。通过改变$sp^2$与$sp^3$的碳含量和掺杂，可以从该相衍生出具有可调超导和机械性能的多功能材料家族。
2022-04-07 cond-mat.mtrl-sci
High temperature superconducting phase of HBr under pressure predicted by first-principles calculations
HBr的高压相探索与从头计算晶体结构搜索。通过考虑零点能（ZPE）的贡献，我们发现HBr的P4/nmm相在150 ~ 200 GPa的压力范围内是热力学稳定的。在170 GPa下，P_4/nmm HBr的超导临界温度（Tc）约为73 K，是迄今为止二元卤素超导体中最高的。在170 GPa下，P_4/nmm HBr中一半的溴原子被较轻的氯原子取代后，其Tc可进一步提高到95 K左右。我们的研究表明，除了较低的质量外，较高的配位数、较短的键和氢原子所处的高度对称环境也是提高超导电性的重要因素。
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-pressure phase stability and superconductivity in La-Zr-H hydrides
Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences（中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室）；School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学材料科学与工程学院）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学与技术学院）；Department of Computer Science, Xinzhou Normal University（忻州师范学院计算机系）
研究通过计算揭示La-Zr-H氢化物在高压下的稳定相及高临界温度超导性，发现多个稳定超导相并预测高Tc值。
2026-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Sodium: a charge-transfer insulator at high pressures
通过第一性原理方法，我们分析了透明致密钠的光学响应作为施加压力的函数。我们发现了一种不寻常的电荷转移激子，收益从库仑相互作用和泡利排斥排斥远离离子核的价电子的间隙分布。预测的吸收光谱显示出强的各向异性与光偏振，只是在压力以上的金属-绝缘体过渡表现为钠是光学透明的一个方向，但在其他反射。这一结果提供了一个关键信息的晶体结构的透明钠，一种新的非常规无机晶体。
2010-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for pressure induced polarization rotation, octahedral tilting and reentrant ferroelectric phase in tetragonal (Pb0.5Bi0.5)(Ti0.5Fe0.5)O3
尽管四元PbTiO 3在压电换能器工业中具有重要的技术意义，但其高压行为作为两种完全不同的情况是相当有争议的，包括压力诱导的（1）准同型相界（MPB）样结构转变，伴随着铁电极化矢量的旋转，以及（2）反铁畸变（AFD）相变，随后出现折返铁电相，在最近的理论和实验研究中已经提出。我们试图解决这些争议，通过高分辨率的同步辐射X-射线衍射研究的压力引起的相变在四相的改性PbTiO 3组合物含有50%的BiFeO 3，其中BiFeO 3被添加到提高AFD不稳定性的PbTiO 3。本文首次提出了在中等压力pc_（1 ~2.15）GPa下AFD相变的特征超晶格反射的实验证据，与方案（2）基本一致，但高压铁电相属于单斜空间群C_c，而不是方案（2）中预测的四斜空间群I_4cm。其允许铁电极化矢量按照方案（1）旋转。结果表明，在p < 7 GPa时，Cc相的单斜畸变角和铁电极化随压力的增加而减小，但在p <2 ~ 7 GPa时，Cc相的单斜畸变角和铁电极化随压力的增加而增加，这是由于Cc-Ⅰ向Cc-Ⅱ的相变，类似于MPB体系中的MA（apc> bpc ~ cpc）向MB（apc< bpc ~ cpc）的相变。我们还表明，八面体倾斜提供了一个有效的机制，容纳压力引起的体积减少的稳定的重入铁电相CC-II。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci
The actual pressure and temperature at the melt of elemental vanadium
据声称，所有的压力尺度的报告的熔融曲线的金刚石砧室实验得出的需要考虑到压力热位移的校正，其中钒是一个说明性的例子。热压力（Pth）对温度的线性行为，如第一原理理论假设所预测的，然后实验证实。这允许外推以确定熔体处的实际压力和热温度。考虑到传压介质在金刚石对顶砧实验中的作用，对元素钒熔化曲线进行了分析。它示出的冲击波熔化数据，考虑到由LiF窗口吸收的辐射，适当的校正，仅适用于钒金属。提出了用金刚石对顶砧测量金属钒的正确压力标度。
2022-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Induced Interlinking of Carbon Nanotubes
我们预测新形式的碳组成的一维和二维网络互连的单壁碳纳米管，其中一些是积极更稳定的比范德华包装的纳米管的六方晶格。这些相互连接的纳米管进一步转化与更高的外部压力施加到更密集和复杂的稳定结构，其中曲率诱导碳sp $^{3}$再杂交形成。我们还讨论了纳米管之间的键形成的能量和这些预测的新结构的电子性质。
2000-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Bonding and Electronic Properties of Ice at High Pressure
用从头算方法模拟了兆巴压力下水冰的性质。重点在于金属Cmcm相和它的绝缘扭曲的类似物与Pnma对称性。最近预测这两个阶段分别发生在15.5和12.5毫巴[物理评论快报。105（2010）195701]。对Cmcm相的费米面进行了分析，讨论了费米嵌套的可能性。计算了Pnma结构的Wannier轨道，并与冰X进行了比较。虽然冰X显示出典型的sp3杂化，但在Pnma结构中，轨道变形，不再与氢键对齐。
2011-05-31 cond-mat.mtrl-sci
The impact of Hubbard- and van der Waals-corrections on the DFT calculation of epsilon-zeta transition pressure in solid oxygen
本研究的目的是澄清的物理支配的固体氧从α相到zeta相的转变实验观察到在96 GPa使用密度泛函理论（DFT）。用PBE函数预测了在40 GPa下的转变。然后加入Hubbard修正以增强氧的p轨道局域化。ε-ζ转变压力显著提高到70 GPa。最后，我们加入了非局部范德瓦尔斯修正。转变压力略微增加到80 GPa。结果表明，Hubbard项的贡献优于van der Waals项.
2018-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Exposing the hidden influence of selection rules on phonon-phonon scattering by pressure and temperature tuning
使用从头计算，我们表明，隐藏的影响的选择规则上的三声子散射可以暴露通过异常签名的压力（$P$）和温度（$T$）依赖的热导率，$κ$，某些化合物。磷化硼通过$κ$随$P$增加而异常急剧的初始上升（这可能是任何材料中最陡的）以及在高$P$下$κ$的峰值和下降揭示了这种潜在行为。这些特征与许多固体的测量行为形成鲜明对比，并且发生在实验可达到的条件下。碳化硅和其他相关材料也有类似的反常行为。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Elastic constants and volume changes associated with two high-pressure rhombohedral phase transformations in vanadium
我们目前的结果从头计算的菱面体相（β）的钒金属在最近的实验中报道的机械性能，和其他预测的高压相（γ和BCC），专注于动态实验相关的属性。我们发现，与这些转变相关的体积变化很小：不超过0.15%（β-γ）。单晶和多晶弹性模量（应力-应变系数）的计算揭示了一个非常小的不连续性的剪切模量和其他弹性性能跨越相变，即使在零温度下的过渡是一阶的。
2008-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of high-Tc superconductivity in ternary lanthanum borohydrides
由于在室温附近测量到高的临界温度（Tc），压缩超导体中的超导性研究引起了极大的兴趣，首先是在170-190 GPa下对LaH 10的观测。然而，合成这些高Tc超导磁体所需的压力目前仍然非常高。本文用粒子群智能结构搜索方法结合第一性原理计算研究了La-B-H体系在压力下的晶体结构和超导电性。具有六种化学计量比的结构，LaBH，LaBH 3，LaBH 4，LaBH 6，LaBH 7和LaBH 8，被预测在压力下变得稳定。值得注意的是，发现LaBH 8中的氢原子以类似于H3 S中的方式与B原子键合。晶格动力学计算表明，LaBH 7和LaBH 8成为动态稳定的压力低至109.2和48.3 GPa，分别。在110 GPa和55 GPa下，两个相的超导临界温度（Tc）分别为93 K和156 K。我们的研究结果为未来的实验提供了指导，目标是新的氢化物超导体的低合成压力和高Tc。
2021-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Softening and Elastic Instabilities in the Cubic-to-Orthorhombic Structural Transition of CsH
用从头计算方法研究了CsH在17 GPa压力下的斜方晶到斜方晶的结构转变。正确地预测了竞争结构的相对稳定性和相变压力。我们表明，这种压力引起的一级转变是密切相关的位移的二级转变，这将发生在（110）面施加剪切应变。由此产生的不稳定性是合理的压力引起的电子结构的修改。
1996-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Pressure dependence of direct optical transitions in ReS2 and ReSe2
我们提出了一个实验和理论研究的电子能带结构的ReS2和ReSe 2在高静水压力。实验通过光反射光谱进行，并在密度泛函理论的从头计算进行分析。实验压力系数的两个最占主导地位的激子转变，并与计算预测的结果进行比较。我们将跃迁分配到布里渊区的Z k点和远离高对称点的其他k点。从电子结构和范德华层间相互作用的轨道分析出发，讨论了直接跃迁压力系数的来源。通过偏振分辨光反射测量研究了高压下的各向异性光学性质。
2018-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-molecular and atomic phases of dense solid hydrogen
固体氢的高压相是一个基本的兴趣，与巨行星的内部有关;然而，对这些相的了解还远远不够。粒子群优化（PSO）技术应用于结构搜索，在高达5 TPa的压力下产生了迄今为止意想不到的固体氢高压相。预测了具有两种分子内键的奇异准分子mC 24结构（空间群C2/c，稳定在0.47-0.59 TPa），提供了对固体氢中分子解离的更深入理解，这几十年来一直是一个谜。我们进一步预测了两个原子相的存在：（i）oC 12结构（空间群Cmcm，稳定在> 2.1 TPa），由平面H3团簇组成，和（ii）cI 16结构，先前在锂和钠中观察到，考虑零点能后稳定在3.5 TPa以上。这项工作清楚地修订了已知的固体氢的零温高压（>0.47 TPa）相图，并对巨行星的组成结构有影响。
2012-04-05 cond-mat.mtrl-sci
High-pressure structural study of a-Mn: solving a three decades-old mystery
锰，在a-Mn结构，已研究了使用同步辐射粉末X射线衍射在金刚石对顶砧单元高达220 GPa，在室温下结合密度泛函计算（DFT）。实验揭示了一个扩展的压力稳定性的a-Mn相的最高压力的这项研究，与以前的实验和理论研究。另一方面，计算表明，先前预测的hcp-Mn相的焓变得低于a-Mn相高于160 GPa。明显的差异被解释为由于Mn离子之间的大量电子转移，其通过在压力下形成单原子离子之间的离子键合来稳定α-Mn相。
2020-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Novel phase of beryllium fluoride at high pressure
一个以前未知的热力学稳定的高压相BeF $_{2}$已使用进化算法USPEX预测。这一阶段发生在18-27 GPa的压力范围内。其结构具有$C2/c$空间群对称性，在原始晶胞中包含18个原子。考虑到BeF $_{2}$和SiO $_{2}$之间的相似性，也已经研究了二氧化硅相，但是尚未观察到新相对于该系统是化学稳定的。然而，它被发现是亚稳的，并具有可比的能量，以已知的亚稳相的SiO $_{2}$，这表明其合成的可能性。
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Softening and Pressure-Induced Phase Transitions in Quartz Structured Compound, FePO4
核共振非弹性X射线散射石英结构的57 FePO 4作为压力的函数，高达8 GPa显示硬化的低能声子下施加的压力高达1.5 GPa，其次是一个大的软化在1.8 GPa后，接近相变压力约2 GPa。石英结构化合物的压力诱导相变与布里渊区边界（1/3，1/3，0）处的软声子模和玻恩稳定性判据的失效有关。我们的研究结果提供了第一个实验证据，这预测声子软化。
2009-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab Initio Investigation of a Possible Liquid-Liquid Phase Transition in MgSiO3 at Megabar Pressures
我们进行密度泛函分子动力学模拟的液体和固体MgSiO 3的压力范围为120-1600 GPa和温度高达20000 K，以提供新的洞察力的性质的液-液相变，最近预测的基础上衰减激光冲击波实验[物理。108（2012）065701]。然而，我们的模拟并没有显示出任何迹象的相变在液相中。我们推导了液相和固相的状态方程，并计算了冲击Hugoniot曲线。我们讨论了不同的热力学函数，并通过探索实验结果的替代解释。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of high pressure on multiferroic BiFeO3
我们报告的压力不稳定性的模型多铁性BiFeO 3的实验证据，即揭示了两个结构相变约3 GPa和10 GPa的衍射和远红外光谱在同步辐射源。从3到9 GPa的中间相在单斜空间群中结晶，具有八面体倾斜和小的阳离子位移。当压力进一步增加时，BiFeO3的阳离子位移（以及因此极性特征）被抑制在10 GPa以上。上述10 GPa下观察到的非极性正交Pnma结构与最近的理论从头算预测一致，而中间单斜相没有理论预测。
2009-04-24 cond-mat.mtrl-sci
