固态二氧化碳电子结构及性能的理论研究

作     者：屈年瑞 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高发明

授予年度：2009年

学科分类：07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：第一性原理计算 固体二氧化碳 平衡态能量 弹性性质 电子态密度 硬度 孤对电子 

摘      要：利用CASTEP软件模块,采用基于赝势平面波理论的第一性原理计算方法,研究了九种结构的固态二氧化碳的结构和性质。这九种结构中有八种是类似于二氧化硅的结构:α-quartz,β-quartz,α-cristobalite,β-cristobalite, C9, hexagonal, stishovite, P212121(这种结构不存在于二氧化硅中),另外一种是cubic-pyrite结构。 分别采用基于密度泛函理论下的广义梯度近似和局域密度近似的平面波赝势方法,对上述结构进行了平衡态能量、电子态密度和弹性性质等方面的计算。经过结构的几何优化,得到α-quartz稳定结构晶格常数与Serra等人的计算值基本一致。通过对平衡态能量的分析,我们得出β-cristobalite结构是能量最低的结构。这与文献的研究结果一致。对弹性性质的计算结果表明,除了stishovite和cubic-pyrite结构之外,其他的都是弹性稳定的。利用基于Mulliken轨道重叠布居数的共价固体本征硬度计算方法,预测了各个结构的本征硬度值。结果表明他们都不是超硬材料。研究了孤对电子对固态二氧化碳硬度的影响。