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二元半导体化合物高压相变的第一性原理研究

作　者: 李岩
导　师: 邹广田；马琰铭
学　校: 吉林大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 结构相变晶格动力学相变规律色散关系相变理论布里渊区第一性原理计算高压相变声子谱四方结构
分类号: O521.2
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理模拟,对二元半导体化合物(A^NB^8-N,N为A元素的最外层价电子数)在高压下的结构相变行为进行了系统的研究。我们的研究结果表明:绝大多数此类物质的高压结构相变都与其晶格动力学的不稳定有关联,利用这些失稳的声子模式我们确定了高压新相的结构进而发现了相变规律。本文获得了如下创新性成果。（1）首次对高压下银的卤化物进行了声子色散关系的模拟,揭示了其高压相变产生的物理机制及相变产生的路径。（2）首次利用冷冻声子法得到了关于A^NB^8-N型化合物压致结构相变的两条重要规律:（i） NiAs结构化合物（MgTe、BeTe、AlAs、AlP等）在高压下发生二级结构相变,利用软模相变理论我们预测了其高压新相具有正交结构,这为进一步研究含有过渡金属的二元化合物的结构相变的机制和规律提供了重要的理论依据。（ii）常压下电离度在0.327和0.780之间的半导体化合物,在高压下会转变到四方结构而不是前人公认的CsCl结构,从而修正了以往关于A^NB^8-N型化合物压致结构相变的经验性规律。

全文目录

内容提要  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 二元半导体化合物  7-9
  1.2 软模在解释压致相变物理机制预测新结构方面的作用  9-13
  1.3 本文目的和意义  13-15
第二章理论依据  15-35
  2.1 绝热近似  15-17
  2.2 独立粒子近似与平均场理论  17-23
    2.2.1 Hartree 方程  18
    2.2.2 Hartree-Fock 方程  18-19
    2.2.3 密度泛函理论  19-22
    2.2.4 Born-von Karman 边界条件  22-23
    2.2.5 Bloch 定理  23
  2.3 三维晶格振动的声子解  23-32
    2.3.1 动力学方程  23-25
    2.3.2 线性响应理论  25-32
  2.4 拉曼散射  32-35
第三章第一性原理计算  35-40
  3.1 第一性原理计算简介  35-37
  3.2 线性变分法  37-38
  3.3 赝势平面波电子结构计算  38-40
第四章解释相变机制  40-77
  4.1 引言  40-45
  4.2 AgF 的相变机制  45-49
  4.3 AgCl 和AgBr 的相变机制  49-62
  4.4 AgI 的相变机制  62-75
  4.5 小结  75-77
第五章预测高压新相和结构变化的规律  77-102
  5.1 引言  77-79
  5.2 MgTe 高压新相的预测  79-87
  5.3 B8 结构的二元半导体化合物的相变规律  87-94
  5.4 CdSe 高压新相的预测  94-100
  5.5 高压下不存在B2 结构的二元半导体化合物的相变规律  100-102
第六章结论与展望  102-106
附录A  106-110
参考文献  110-123
攻读博士期间发表的学术论文  123-126
论文摘要  126-132
ABSTRACT  132-137
致谢  137-138

二元半导体化合物高压相变的第一性原理研究

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