發(fā)布時(shí)間：2021-06-07 18:09

　　單晶稀土六硼化物（RB6,R=La,Sm,Yb,Ce,Eu,Y）由于體現(xiàn)出較多的復(fù)雜物理性質(zhì),比如超導(dǎo)性、半導(dǎo)體性、混合價(jià)態(tài)和熱電子發(fā)射性能,得到了越來(lái)越多的關(guān)注和研究。其中六硼化鑭（LaB6）是一種同時(shí)擁有功函數(shù)低（2.6-2.8eV）、熔點(diǎn)高（2715℃）、揮發(fā)性差和較高的耐化學(xué)性等優(yōu)點(diǎn)的熱電子陰極發(fā)射材料。近年來(lái),理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩方面除了研究LaB6最基本的幾何和電子性質(zhì)外,更多的集中研究來(lái)尋找其最優(yōu)發(fā)射晶面和嘗試摻雜不同元素提高其發(fā)射性能,然而對(duì)于LaB6的聲子、晶格振動(dòng)、熱輸運(yùn)性質(zhì)和熱導(dǎo)機(jī)制的研究較少。除此之外,靜水壓對(duì)LaB6的熱學(xué)性質(zhì)、彈性性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的影響鮮見報(bào)端。本文利用密度泛函理論,對(duì)LaB6的電子結(jié)構(gòu)、聲子及其輸運(yùn)性質(zhì)、靜水壓下的電熱輸運(yùn)性質(zhì)、彈性性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要研究?jī)?nèi)容有:LaB6的電熱輸運(yùn)性質(zhì)及其物理機(jī)制、高壓下LaB6的電熱輸運(yùn)特性和靜水壓對(duì)LaB6彈性性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)的影響。主要結(jié)論如下:首先通過(guò)分析計(jì)算得到的LaB6的電子結(jié)構(gòu)可知,LaB6體現(xiàn)金屬性行為,主要是La d電子的貢獻(xiàn);聲子譜中從r點(diǎn)出發(fā)的三條聲學(xué)支沿布里淵區(qū)積分路徑的變化曲... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．】稀土六硼化物的晶胞結(jié)構(gòu)

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???ｒ?尤??圖３．１?１＾８６的晶胞結(jié)構(gòu)：頂角處為Ｌａ原子，體內(nèi)為＆八面體。??采用投影綴加平面波贗勢(shì)（ＰＡＷ），利用廣義梯度近似ＧＧＡ下的ＰＢＥ函數(shù)，??電子和離子間的相互作用是用恒守贗勢(shì)來(lái)描述［６８］。通過(guò)收斂性測(cè)試，采用的截??斷能是４８９ｅＶ，布里淵區(qū)ｋ點(diǎn)的選取是采用Ｍｏｎｋｈｏｒｓｔ－Ｐａｃｋｓｃｈｅｍｅ方法自動(dòng)生成??的６ｘ６ｘ６，為了充分優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)和弛豫原子位置，能量收斂標(biāo)準(zhǔn)和最大力的收??斂標(biāo)準(zhǔn)分別為ｌｘｌ〇－５?ｅＶ每原子和０．０３ｅＶ／Ａ。對(duì)于ＬａＢ６聲子譜和聲子態(tài)密度的??計(jì)算和分析，采用了密度泛函微擾理論（ＤＦＰＴ）下的有限位移法［６８］，此方法適??合金屬性材料的計(jì)算，得到的計(jì)算結(jié)果較為精準(zhǔn)。在塊體ＬａＢｄｔ算得到的聲子??譜的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析得到德拜溫度隨絕對(duì)溫度的變化曲線，并利用公式（１）??進(jìn)一步得到平均自由程ａ）隨絕對(duì)溫度的變化：??Ａ?＝?１０?８?ｅｘｐ（－＾－），?（１）??ｎＴ??在此公式中，和／／分別代表德拜溫度和數(shù)值為１．６２的常數(shù)［６８］。除此之外，依??據(jù)德拜溫度的結(jié)果可根據(jù)公式（２）得到聲子的聲速隨絕對(duì)溫度的變化情況：??ｖ二?Ｗ?（２）??Ｖ??心是玻爾茲曼常數(shù)，數(shù)值是１．３８ｘｌ〇＿２３Ｊ／Ｋ；／ｉ是約化普朗克常數(shù)，大小為６．６２６ｘ１０－??３４Ｊ．ｓ；而ｔＶ和Ｆ分別是晶胞內(nèi)的原子數(shù)和晶胞的體積。因此，根據(jù)公式（３）可??以計(jì)算出ＬａＢ６的晶格熱導(dǎo)率隨溫度的變化：??＂４＾?（３）??其中，＆是比熱，計(jì)算出聲子譜后通過(guò)分析得到；Ｐ是理論密度，根據(jù)晶胞內(nèi)原??子數(shù)和晶格參數(shù)計(jì)算的結(jié)果是４７１７?ｋｇ／ｍ３，與實(shí)驗(yàn)

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???計(jì)算得到ＬａＢ６的能帶結(jié)構(gòu)，如圖３．２?（ａ）所示，計(jì)算過(guò)程中將費(fèi)米能級(jí)設(shè)??為ＯｅＶ，其它能帶的能量均是與費(fèi)米能級(jí)的差值［７１］。通過(guò)能帶圖可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)??帶和價(jià)帶之間無(wú)帶隙，同時(shí)費(fèi)米能級(jí)穿過(guò)了導(dǎo)帶，表明ＬａＢ６體現(xiàn)金屬性行為；??實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)ＬａＢ６的電阻率隨溫度的升高而升高［５８，６６］，如圖３．２?（ｃ）所示，這??是典型的金屬電子輸運(yùn)特性，我們的計(jì)算很好地解釋了實(shí)驗(yàn)，另一方面也說(shuō)明我??們的計(jì)算是合理可靠的。為了進(jìn)一步研究導(dǎo)電電子的起源，我們計(jì)算了?＾３和８??原子的分波態(tài)密度，圖３．２?（ｂ）比較了?ＬａＢ６的Ｂｌ戶電子和Ｌａｘ、ｐ、ｄ和／電??子以及總的態(tài)密度分布情況，不難發(fā)現(xiàn)，在費(fèi)米能級(jí)附近主要是Ｌａ?ｄ電子的貢??獻(xiàn)，還有少量Ｂｐ電子；在－１７．５?ｅＶ至－５?ｅＶ的能量范圍內(nèi)，Ｂｓ和ｐ電子雜化的??貢獻(xiàn)較大，而在２?ｅＶ－７?ｅＶ的能量范圍內(nèi)，則是Ｂｐ和Ｌａｄ的雜化貢獻(xiàn)較大。由??此可見，Ｌａｄ電子提供ＬａＢ６金屬導(dǎo)電的載流子。??⑷瓜???（ｂ）?????；???．?Ａ?ＭＡＬＡＷＩ??１＾—＾??．１０ｒ＾３?；??Ｘ?Ｒ?Ｍ?ｒ?Ｒ?ｉ?—?ｌａ－ｄ??（Ｃ）?＝?九??１，?＾?？?－?＾??Ｑ?＾?＂?Ｌｓ－ｆ??ｈｍｙｗ??，?－２０?－１５?－１０?－５?０?５?１０??Ｈｆ?ＢＯＯ?ＫＸ３０?ｍｏ?１＾００?ｉ６００?／?ｙｒｖ??圖３．２?ＬａＢ６的電子結(jié)構(gòu)：（ａ）能帶結(jié)構(gòu)；（ｂ）分波態(tài)密度；（ｃ）實(shí)驗(yàn)電阻率隨溫度的變化??［６６］。??３．３．２聲子輸運(yùn)特性??有限位移法對(duì)于計(jì)算金屬性材料的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3217049