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ybaco4o7氧吸收性能的第一性原理研究

YBaCo4O7氧吸收性能的第一性原理研究

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作者：惠德峰郑州大学

学位级别：硕士

本论文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法对ybacoo以及部分Co被al和Fe替换体系的氧吸收性进行了研究。在论文的第一部分,对类钙钛矿复合材料ybacoo的氧吸收性质进行了研究,优化了晶体的晶格常数,找到了体系氧吸收的稳定间隙... 详细信息

本论文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法对ybacoo以及部分Co被al和Fe替换体系的氧吸收性进行了研究。在论文的第一部分,对类钙钛矿复合材料ybacoo的氧吸收性质进行了研究,优化了晶体的晶格常数,找到了体系氧吸收的稳定间隙位。计算结果表明ybacoo体系中由于具有较大的间隙,容易吸收0.5个o成为ybacoo。与ybacoo相比,ybacoo的晶格变化不是很明显,基本保持ybacoo的结构,它的晶格常数最大的变化是在[100]方向,减小了0.14(?),而其它方向的改变均小于0.1(?)。间隙氧有较大的结合能为5.84eV,表明体系非常容易吸收0.5个o原子。对于ybacoo吸收1个氧原子,其结合能为5.35eV,晶格常数在[010]方向变化最大,减小了0.17(?),其他方向的变化也小于0.1(?)。在本论文的第二部分,我们研究了ybacoo体系中部分Co被al替代后结构及其氧吸收性。0.5个al替代Co的稳定结构几乎与ybacoo的结构相同。晶格常数在[010]方向有0.15(?)的减小,[001]方向有0.18(?)的减少,而在[100]方向仅有0.06(?)的增加。三个晶体基矢夹角变化最大为2.49°。然后进一步计算了1个al替代Co后ybacoalo的稳定结构。与未替换前相比,ybacoalo的结构变化也不大,晶格常数在[010]方向有0.18(?)的减小,三个基矢的夹角变化最大为1.73°。在此基础上,我们研究了ybacoalo和ybacoalo的氧吸收性质,发现ybacoalo比ybacoalo更容易吸收氧,因前者的结合能较后者的大。在本论文的第三部分我们研究了ybacoo中部分Co被Fe替代体系的结构和其氧吸收性。通过计算它们的替换能,发现替换量达到在一个ybacoo单元中的1个Co被Fe替代时,替换能小于零,替换体系不稳定。研究ybacoFeo吸收氧的性质,发现0.5个Co被Fe替代基本不影响体系的氧吸收性。最后我们分析了ybacoo、ybacoalo、ybacoalo和ybacoFeo的态密度。

关键词：第一性原理密度泛函理论态密度弛豫 ybaco4o7 ybaco3.5al0.5o7 ybaco3alo7 ybaco3.5Fe0.5o7

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