The discovery of MAX phase borides has added a new dimension for research in the materials science community. In this paper, a first-principles study of the newly known MAX phase borides Zr2AB2 (A = In, Tl) has been carried out. The estimated lattice constants and volumes of the unit cell are found to be consistent with previous study. The dynamical and mechanical stability of the titled compounds have been checked. Fundamental insights into the stiffness constants, elastic moduli, hardness parameters, brittleness and anisotropy indices are presented. The Variation of these mechanical properties was explained based on the Mulliken population analysis and charge density mapping (CDM). The electronic properties have been dealt with by considering electronic band structure and density of states (DOS) which confirmed the metallic nature of Zr2AB2 (A = In, Tl). The lowly dispersive energy bands along the c-direction confirmed anisotropy in conductivity. The analysis of DOS revealed the dominant contribution from Zr-d orbitals to the conductivity with a small contribution from the In/Tl-p states contributing at the Fermi level. The Debye temperature (Theta-D), minimum thermal conductivity (Kmin), Gruneisen parameter and melting temperature (Tm) have been calculated. The higher values of Theta-D and Tm, and lower value of Kmin for Zr2AB2 (A = In, Tl) compared to those of Zr2AC (A = In, Tl). Besides, the specific heat capacities, thermal expansion coefficient, and different thermodynamic potential functions have been calculated. The optical constants have been studied to reveal their possible relevance for application purposes. The reflectivity spectra revealed the applicability of Zr2AB2 (A = In, Tl) as cover materials to diminish the solar heating. The studied physical properties of Zr2AB2 (A = In, Tl) are compared with those of other relevant 212 and 211 MAX phase nanolaminates.
Elastic, thermodynamic, electronic and optical properties of recently discovered transition metal boride NbRuB superconductors: an ab-initio investigation
The rise of 212 MAX phase borides, Ti$_2$PB$_2$, Zr$_2$PbB$_2$, and Nb$_2$AB$_2$ [A = P, S]: DFT insights into the physical properties for thermo-mechanical applications
一类有趣的三元金属硼化物,称为212 MAX相硼化物,是MAX相家族的最新进展。本文报道了对Ti $_2$ PB $_2$、Zr $_2$ PbB $_2$和Nb $_2$ AB $_2$ [A = P,S]的从头计算结果,其中首次预测了Ti $_2$ PB $_2$及其211硼化物相Ti $_2$ PB。通过计算形成能、声子色散曲线和弹性刚度常数证实了该体系的稳定性。发现Ti $_2$ PB $_2$、Zr $_2$ PbB $_2$和Nb $_2$ AB $_2$ [A = P,S]的弹性常数、弹性模量和维氏硬度值显著大于它们的对应物211硼化物和碳化物的弹性常数、弹性模量和维氏硬度值,其趋势与其他212硼化物相似。所研究的化合物像大多数MAX和MAB相一样易碎。电子能带结构和态密度揭示了标题硼化物的金属性质。几个热参数进行了探讨,证明Ti2PB2,Zr2PbB2,和Nb2AB2 [A = P,S]的适用性相比,他们的同行,和一个类似的趋势被发现为其他212硼化物。所获得的结果预测,Ti2PB2,Zr2PbB2,和Nb2AB2 [A = P,S]作为有效的热障涂层材料具有显着的潜力。通过计算介电常数(实部和虚部)、折射率、吸收系数、光电导性、反射率和能量损失函数,研究了Ti $_2$ PB $_2$、Zr $_2$ PbB $_2$和Nb $_2$ AB $_2$ [A = P…
我们最近已经确定了金属三明治(MS)晶体结构,并通过从头计算表明,在静水压力下,MS一硼化锂相优于已知的化学计量相[Phys. Rev. B 73,180501(R)(2006)]。根据先前的研究,合成的一硼化锂倾向于缺硼,然而导致这种现象的机制并不完全清楚。我们提出了一个简单的模型,解释了实验观察到的非化学计量比,并表明,相比,这样的缺硼相的MS-LiB化合物仍然具有较低的形成焓在高压下。我们还调查了一个大类的金属硼化物MS相的稳定性。我们的从头计算结果表明,MS贵金属硼化物是不稳定的比相应的AlB $_2$型相,但不稳定,足以形成平衡条件下。
Physical properties of new MAX phase borides M2SB (M = Zr, Hf and Nb) in comparison with conventional MAX phase carbides M2SC (M = Zr, Hf and Nb): Comprehensive insights
Anisotropic thermoelectric properties of EuCd$_{2}$As$_{2}$ : An Ab-initio study
为了寻找更好的热电材料,我们采用\textit{ab-initio}密度泛函理论和半经典Boltzmann输运理论在常数弛豫时间近似下系统地研究了122 Zintl相化合物EuCd $_{2}$ As $_{2}$的热电性质.考虑到基态磁性结构为A型反铁磁(A-AFM)和非磁性(NM)结构,我们计算了Seebeck系数、电导率和热导率、功率因数和品质因数(ZT)等热电参数随温度和化学势的变化。几乎所有的热电参数都显示出$xx$和$zz$方向之间的各向异性,这在A-AFM的情况下比在NM中更强。当空穴掺杂时,化合物的A-AFM相和NM相都显示出更好的热电性能。在A-AFM相中,沿$zz$方向观察到高的Seebeck系数和低的电子热导率。在500 K时,A-AFM相的ZT为1.79,NM相的ZT为$\sim$ 1,这表明EuCd $_{2}$ As $_{2}$在p掺杂时是可行的热电材料。
${\it Ab\ initio}$ thermodynamic properties of certain compounds in Nd-Fe-B system
本文报道了用\emph{ab initio}方法计算Fe-Nd、B-Nd和B-Fe-Nd系中几种化合物的热化学性质的结果。用密度泛函理论(DFT)+U方法计算了NdBPDMATHABMN,NdBPDMATHABMO,NdPDMATHABMP B $_5$,NdPDMATHABMP Fe $_{17}$和NdPDMATHABMQ Fe $_2$ B $_6$的生成焓.结果表明,采用有效的Hubbard $U$修正后,计算值与实验值吻合较好。我们还计算了振动的贡献的热容($C_p$)的化合物作为温度的函数计算使用准谐波近似。对于大多数化合物,这些性质迄今尚未通过实验确定。因此,计算出的\emph{ab initio}热力学性质将作为使用CALPHAD方法进行吉布斯能模型参数评估的有用输入。
Ab-initio study of structural, elastic, electronic, optical and thermodynamic properties of MgV2O6
采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波紫外赝势方法,对正交MgV 2 O 6的结构、力学、电子、光学和热力学性质进行了从头计算.计算的晶格参数与实验数据符合得很好。计算了二阶弹性常数和其它相关量,如杨氏模量、剪切模量、泊松比、压缩系数、各向异性因子、声速和德拜温度。在分析计算的弹性常数后,表明所研究的化合物是机械稳定的。电子能带结构分析表明,该化合物具有半导体性质,带隙为2.195 eV,主要来自O-2s态。
Ab Initio calculation of the vibrational spectrum and thermodynamic properties of rhombohedral P4O10
采用平面波赝势方法和密度泛函微扰理论计算了h-P4 O 10的声子态密度和热力学函数。计算的振动光谱与测量的光谱非常一致,但计算表明在光谱的解释中有一些修改,主要是表明用于拟合一些观察到的峰的组分数量发生了变化。计算的低温热容量与测量的热容量非常一致,系统偏移约为-5 J mol-1 K-1,与温度无关。.与分子计算结果的比较表明,分子贡献约占h-P4 O 10热容的80
Understanding adhesion at as-deposited interfaces from ab initio thermodynamics of deposition growth: thin-film alumina on titanium carbide
我们研究了化学气相沉积薄膜氧化铝在TiC上的化学组成和粘附性,使用并扩展了最近提出的沉积生长从头算热力学(AIT-DG)的非平衡方法[Rohrer J和Hyldgaard P 2010 Phys. Rev. B 82 045415]。该系统的先前研究[Rohrer J,Ruberto C和Hyldgaard P 2010 J. Phys.:康登斯Matter 22 015004]发现,使用平衡热力学导致非结合TiC/氧化铝界面的预测,尽管工业上用作耐磨涂层。平衡理论和实验之间的这种差异是解决的AIT-DG方法预测界面强粘附。AIT-DG方法结合了密度泛函理论计算、沉积环境压力演化的速率方程模型和热化学数据。AIT-DG方法以前用于预测二元材料的生长或沉积表面的普遍终止。在这里,我们扩展的方法来预测生长或沉积薄膜在衬底上的表面和界面组合物,并发现,包括非平衡沉积环境的埋界面的性质有重要的影响。
Recently synthesized (Ti1-xMox)2AlC (0 < x < 0.20) solids solutions: Deciphering the structural, electronic, mechanical and thermodynamic properties via ab initio simulations
采用密度泛函理论研究了(Ti 1-xMox)2AlC(0 < x < 0.20)的结构、电子、力学和热力学性质.计算得到的晶格常数与实验值吻合较好。电子能带结构证实了金属性质。通过对能带结构、电子态密度和电荷密度分布的研究,证实了Mo取代对共价键的增强作用。弹性常数满足机械稳定性准则。共价键的强化导致机械性能的增强。(Ti_(1-x)Mox)_2AlC化合物具有脆性。通过对(Ti_(1-x)Mox)_2AlC的杨氏模量、压缩模量、剪切模量、泊松比以及剪切各向异性常数和普适各向异性因子的测定,揭示了(Ti_(1-x)Mox)_2AlC的各向异性本质。计算了不同Mo含量下(Ti_(1-x)Mox)_2AlC的德拜温度、最小热导率、Gruneisen参数和熔化温度。我们的计算值与报告值进行比较,如果可用的话。
Ensemble averages of ab initio optical, transport, and thermoelectric properties of hexagonal Si$_x$Ge$_{1-x}$ alloys
基于密度泛函理论计算、玻尔兹曼输运方程和广义准化学近似,我们对纯的和掺杂的六方Si $_x$ Ge $_{1-x}$合金的光学、输运和热电性质进行了全面的第一性原理研究,以获得合金平均的电子性质。在低温下,相分解成六方基本晶体是有利的,但周围和以上的室温随机合金预计是稳定的。虽然六方Si具有间接带隙,但六方Ge的带隙是直接的,在吸收边处具有非常弱的光学跃迁。当Si含量低于45%时,合金带隙保持直接,最低光学跃迁的振子强度通过合金化有效地增强。光学光谱显示出清晰的趋势,吸收边和突出的峰都可以与组合物进行调谐。在立方和六方合金中,输运系数对载流子浓度和温度的依赖性是相似的。然而,后者显示各向异性响应由于减少六边形对称性。特别是,运输质量表现出显着的方向依赖性。$n$掺杂合金的塞贝克系数和热电功率因数随Si含量的变化不随温度而单调变化。
Structural, elastic, bonding, optoelectronic, and some thermo-physical properties of transition metal dichalcogenides ZrX2 (X = S, Se, Te): Insights from ab-initio calculations
An ab initio approach to understand the structural, thermophysical, electronic, and optical properties of binary silicide SrSi2: A double Weyl semimetal
Scalar and fully relativistic pressure and temperature-dependent ab-initio thermodynamics study of simple cubic polonium
International School for Advanced Studies (SISSA)(高级研究国际学院);School of Physical Science and Technology, Xinjiang University(新疆大学物理科学与技术学院);CNR-IOM(意大利国家研究委员会材料研究所)
Ab initio thermodynamic study of SnO$_2$(110) surface in an O$_2$ and NO environment: a fundamental understanding of gas sensing mechanism for NO and NO$_2$
Possible applications of Mo2C in the orthorhombic and hexagonal phases explored via ab-initio investigations of elastic, bonding, optoelectronic and thermophysical properties
High thermoelectric figure of merit and thermopower in layered perovskite oxides
我们预测高热电效率的层状钙钛矿La $_2$ Ti $_2$ O $_7$,基于计算(主要是从头算)的电子结构,输运系数和热导率在很宽的温度范围内。在10 $^{20}$ cm $^{-3}$左右的最佳载流子密度下,用随温度变化的弛豫时间计算的$ZT$优值从室温下略高于1单调增加到1200 K下超过2.5。在最佳掺杂下,Seebeck热电势系数在200和300 $μ$ V/K之间,但在低掺杂下可以达到接近1 mV/K。这种材料的潜力大部分是由于其晶格热导率的顺序为1 W/(Km),使用基于从头算非谐计算的模型,我们解释这个低的值,由于有效的声子限制内的层状结构块。