六方HfB_2晶体的弹性和热力学性质的第一性原理计算

作     者：柳福提 孙金标 曾伟 LIU Futi;SUN Jinbiao;ZENG Wei

作者机构：宜宾学院物理与电子工程学院四川宜宾644007 

出 版 物：《重庆师范大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chongqing Normal University:Natural Science)

年 卷 期：2017年第34卷第4期

页      面：84-88页

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：四川省大学生创新创业训练计划项目(No.201510641033) 四川省高等学校重点实验室基金(No.JSWL2015KF02) 宜宾学院科研基金(No.2015QD14) 

主　　题：HfB2 第一性原理 弹性性质 热力学性质 

摘      要：【目的】研究六方二硼化铪(HfB_2)晶体的弹性和热力学性质。【方法】基于密度泛函理论,运用广义梯度近似超软赝势平面波方法,对六方HfB_2晶体的结构进行了几何优化。在压强0~200GPa范围内,对六方HfB_2的弹性常数、体弹模量、剪切模量、杨氏模量随压强的关系进行了第一性原理计算。在零压下,运用模守恒赝势下的有限位移理论计算了六方HfB_2晶体的声子色散关系。根据准谐德拜近似,由声子态密度计算六方HfB_2的焓、熵、自由能和等容热容随温度的变化关系。【结果】当压强为0时,C11=606.70GPa,C12=100.29GPa,C13=141.72GPa,C33=480.01GPa,C44=272.40GPa,BH=272.70GPa,GH=244.09GPa,EH=564.00GPa,vH=0.115,且所有弹性常量随着外加压强的增大而增大。【结论】0~200GPa范围内晶体结构稳定,无相变发生。在零压下,由声子色散关系得到的带隙为3.36×1012Hz;焓与熵随温度升高而增大,自由能随温度增加而减小;等容热容随温度的升高而增大,逐渐趋近经典极限值。