過渡金屬化合物相轉(zhuǎn)變的第一性原理計算
本文關鍵詞:過渡金屬化合物相轉(zhuǎn)變的第一性原理計算
更多相關文章: 過渡金屬氮化物 過渡金屬硫族化合物 第一性原理 結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變
【摘要】:過渡金屬化合物因其優(yōu)異的物理化學性質(zhì)而備受人們關注。對于過渡金屬化合物材料研究較多的有兩大類,一類是體材料,另一類是二維材料。體材料具有較好的力學性質(zhì)而被應用于冶金、建筑等工業(yè)加工過程中。其中,對于第IVB族過渡金屬氮化物,由于它們具有較高的電導率、比較大的聲子帶隙、較小的介電常數(shù)和較高的抗磨擦腐蝕熱穩(wěn)定性而被廣泛研究。這些優(yōu)異的物理化學特性使得它們成為染料敏化太陽能電池、可變換等離子體材料、裝飾涂層和LED電子器件等潛在的候選材料。另外,二維過渡金屬化合物因其優(yōu)異的特性也備受關注,具有特殊層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬二硫族化合物的剝離已成功的在實驗上實現(xiàn)。接著對其二維材料的特性展開研究,結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、電子、光學特征等研究較多。最后,二維過渡金屬硫族材料已經(jīng)成功的運用到電子、微電子等器件中。本文主要通過基于密度泛函理論的第一性原理分析Hf1-xN薄膜隨著氮濃度的變化而引起的電子性質(zhì)和光學性質(zhì)的變化,同時分析導致結(jié)構(gòu)變化的原因;并且對典型二維過渡金屬硫族碲化物Mo Te2和WTe2的不同相(2H相和1T’相)之間的轉(zhuǎn)變路徑進行理論分析,同時研究其轉(zhuǎn)變過程中的動力學能量勢壘的變化。我們主要從材料的形成能、電子態(tài)密度、電子能帶結(jié)構(gòu)和電荷分布等角度分析材料的宏觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電學性質(zhì)。主要包括以下兩部分內(nèi)容:1.我們利用理論模擬方法研究了Hf1-xN(0≤x≤0.25)薄膜隨著氮濃度的變化而引起的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的變化。以巖鹽結(jié)構(gòu)Hf N為基礎,當金屬與氮的比值是1:1時,晶體結(jié)構(gòu)是巖鹽結(jié)構(gòu),當鉿與氮的比值為3:4時,實驗報道的穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)是立方Th3P4相,而我們計算得到的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是正交相。我們在巖鹽結(jié)構(gòu)Hf N的基礎上通過構(gòu)建Hf空位來實現(xiàn)具有不同氮濃度的Hf1-xN的結(jié)構(gòu)的建立。對于富氮相Hf3N4,我們通過構(gòu)建N空位來實現(xiàn)具有較低N濃度的結(jié)構(gòu)模型。通過計算形成能比較不同結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)果顯示具有Hf空位的巖鹽結(jié)構(gòu)Hf1-x N(0≤x≤0.25)在很大的濃度范圍內(nèi)都是穩(wěn)定的,而當化學計量比低于3:4時,具有正交結(jié)構(gòu)和立方結(jié)構(gòu)的Hf1-xN的形成能急劇增加。并且隨著化學計量比的變化,其電子結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的改變,從金屬特性變成半導體性質(zhì)。其電子和光學性質(zhì)可以通過控制Hf空位的濃度進行調(diào)制。對于帶有Hf空位的Hf1-xN(0≤x≤0.25),來自于Hf原子自由電子的消失引起了Hf N結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。2.通過第一性原理密度泛函理論探究Mo(W)Te2的2H相和1T’相之間相轉(zhuǎn)變的路徑和動力學能量勢壘。結(jié)果發(fā)現(xiàn),2H相到1T’相的轉(zhuǎn)變是同一平面的金屬原子和硫族原子同時移動的結(jié)果,期間沒有經(jīng)過中間相1T相,并且其轉(zhuǎn)變能壘較低,每個化學式單元大約0.9e V。兩相的相對穩(wěn)定性和能量勢壘還可以通過施加應變來改變。施加應變會使動力學轉(zhuǎn)變能壘降低。除此之外,外加應變引起的相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變還可以實現(xiàn)對電子結(jié)構(gòu)的調(diào)制。
【關鍵詞】:過渡金屬氮化物 過渡金屬硫族化合物 第一性原理 結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變
【學位授予單位】:吉林大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:O641.1
【目錄】:
- 摘要4-6
- Abstract6-10
- 第1章 緒論10-16
- 1.1 引言10-11
- 1.2 過渡金屬化合物體材料的研究現(xiàn)狀11-13
- 1.3 過渡金屬化合物二維材料的研究現(xiàn)狀13-14
- 1.4 選題依據(jù)以及研究內(nèi)容14-16
- 第2章 基礎理論和計算軟件16-28
- 2.1 計算理論基礎16-19
- 2.1.1 薛定諤方程16-17
- 2.1.2 波恩-奧本海默(Born-Oppenheimer)絕熱近似17
- 2.1.3 Hartree-Fock的單電子近似17-19
- 2.2 密度泛函理論19-23
- 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理19-21
- 2.2.2 Kohn-Sham方程21
- 2.2.3 LDA和GGA兩種交換關聯(lián)近似21-23
- 2.3 能帶理論基礎23-25
- 2.3.1 Bloch定理23-24
- 2.3.2 計算能帶近似方法24-25
- 2.4 第一性原理簡介及VASP軟件包介紹25-28
- 2.4.1 第一性原理介紹25
- 2.4.2 VASP軟件包簡介25-28
- 第3章 HfN到Hf_3N_4的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的轉(zhuǎn)變28-42
- 3.1 引言28-29
- 3.2 計算方法介紹29
- 3.3 HfN到Hf_3N_4的結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變和電子性質(zhì)的變化29-40
- 3.3.1 HfN到Hf_3N_4的結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變29-34
- 3.3.2 HfN到Hf_3N_4電子性質(zhì)的變化34-40
- 3.4 結(jié)論40-42
- 第4章 單層Mo(W)Te_2的相轉(zhuǎn)變和勢壘的調(diào)制42-62
- 4.1 引言42-43
- 4.2 計算方法介紹43-44
- 4.3 結(jié)果和討論44-59
- 4.3.1 相轉(zhuǎn)變路徑和勢壘44-49
- 4.3.2 雙軸應變條件下的相轉(zhuǎn)變49-51
- 4.3.3 單軸應變條件下的相轉(zhuǎn)變51-55
- 4.3.4 不同相結(jié)構(gòu)的電子性質(zhì)55-59
- 4.4 結(jié)論59-62
- 第5章 結(jié)論62-64
- 參考文獻64-76
- 作者簡介及碩士期間的科研成果76-78
- 致謝78
【相似文獻】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 顧則嗚;二硫?qū)龠^渡金屬化合物的結(jié)構(gòu)與潤滑性能的關系的初步探討[J];固體潤滑;1982年03期
2 沈伊民,李伯符,孫家鐘;過渡金屬化合物能譜的理論計算[J];物理化學學報;1991年04期
3 沈伊民,李伯符,孫家鐘;正八面體過渡金屬化合物能譜的理論計算Ⅱ.[J];無機化學學報;1992年02期
4 李學奎,沈伊民,李伯符,孫家鍾;正八面體過渡金屬化合物能譜計算的程序設計[J];高等學�;瘜W學報;1992年03期
5 劉漢欽;過渡金屬化合物的核磁共振[J];波譜學雜志;1995年05期
6 鐘壽仁;油田作業(yè)中使用的化學品[J];石油與天然氣化工;1991年02期
7 王克強;過渡金屬化合物晶格能的計算[J];達縣師專學報;1994年02期
8 孫波,趙瑩,徐怡莊,吳瑾光,徐光憲,王篤金,蔡遠利,徐端夫;2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸過渡金屬化合物紅外光譜研究[J];光譜學與光譜分析;2001年01期
9 張明昕,吳克琛,劉彩萍,韋永勤;密度泛函交換關聯(lián)勢與過渡金屬化合物光學非線性的計算研究[J];物理學報;2005年04期
10 關燁第,尚振海,王振英,李連順;旋光性有機過渡金屬化合物的研究 Ⅰ.旋光性取代苯亞甲基-α-苯乙胺與鈀(Ⅱ)形成的螯合物的研究[J];北京大學學報(自然科學版);1986年02期
中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條
1 李文潔;洪茂椿;劉漢欽;;用INDO-CI方法計算鉬和鉻的鹵氧化物的g因子[A];第九屆全國波譜學學術(shù)會議論文摘要集[C];1996年
2 余樂書;豐慧;胡征;;原位氯化物產(chǎn)生法合成鉻基化合物納米結(jié)構(gòu)[A];中國化學會第26屆學術(shù)年會納米化學分會場論文集[C];2008年
3 馬利福;孔媛;義建軍;汪紅麗;豆秀麗;黃啟谷;楊萬泰;;多齒雜環(huán)苯亞酰胺基橋聯(lián)咪唑類配體過渡金屬化合物催化乙烯聚合的研究[A];2009年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集(上冊)[C];2009年
4 張紅艷;殷鵬剛;;二氧化鈦表面增強拉曼光譜的研究[A];第十七屆全國光散射學術(shù)會議摘要文集[C];2013年
5 謝秀蘭;劉執(zhí)平;劉漢欽;;半經(jīng)驗的FPT CNINDO方法計算[MoO_nS_(4-n)]~(2-)系列中~(95)Mo的化學屏蔽[A];第七屆全國波譜學學術(shù)會議論文摘要集[C];1992年
6 李曹;高念;高惠芳;顧宜;;過渡金屬化合物提高苯并惡嗪耐熱性能的研究[A];2007年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集(下冊)[C];2007年
7 吳達旭;翁林紅;盧燦忠;康北笙;劉漢欽;;含硫鄰苯二酚配體的過渡金屬化合物的~1H-NMR研究[A];第五屆全國波譜學學術(shù)會議論文摘要集[C];1988年
8 王博文;李養(yǎng)賢;張智祥;;稀土-過渡金屬化合物和相圖數(shù)據(jù)庫[A];第十屆全國相圖學術(shù)會議論文集[C];2000年
9 付拯江;李兆杰;張文彪;郭生梅;蔡琥;;Pd催化羧酸脫羧形成C-S鍵[A];中國化學會2013年中西部地區(qū)無機化學化工學術(shù)研討會論文集[C];2013年
中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 王霞;過渡金屬化合物微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及性能研究[D];北京理工大學;2015年
2 張霄鵬;過渡金屬化合物光譜研究[D];中國科學技術(shù)大學;2004年
3 周虎;八氰基鑭系金屬和過渡金屬化合物的設計合成與性能研究[D];揚州大學;2013年
4 甄軍鋒;過渡金屬硼化物和硫化物的光譜研究[D];中國科學技術(shù)大學;2010年
5 徐源慧;鈣鈦礦型過渡金屬化合物的電子和磁性質(zhì)的第一性原理研究[D];燕山大學;2012年
6 郭靜茹;過渡金屬氧化物和氫化物的光譜研究[D];中國科學技術(shù)大學;2005年
7 趙志穎;過渡金屬化合物的低溫熱傳導與磁轉(zhuǎn)變[D];中國科學技術(shù)大學;2013年
8 趙嘉峰;過渡金屬化合物的電子結(jié)構(gòu)研究與調(diào)制[D];復旦大學;2009年
9 張丹丹;水溶過渡金屬化合物催化脫氫反應的理論研究[D];吉林大學;2015年
10 齊燕飛;功能化多金屬釩酸鹽的控制合成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究[D];東北師范大學;2008年
中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條
1 李飛光;1,3,5-三氮雜戊二烯主族、過渡金屬化合物的合成與結(jié)構(gòu)研究[D];山西大學;2015年
2 黃海華;過渡金屬化合物相轉(zhuǎn)變的第一性原理計算[D];吉林大學;2016年
3 陶阿麗;水熱法制備過渡金屬化合物[D];安徽師范大學;2007年
4 高坤;有機過渡金屬化合物反應體系的理論研究[D];遼寧師范大學;2006年
5 劉陽;有機過渡金屬化合物反應體系的理論研究[D];遼寧師范大學;2003年
6 梁中強;層狀前體法過渡金屬化合物的制備及儲鋰性能研究[D];北京化工大學;2014年
7 馬利福;新型過渡金屬化合物的合成及其催化烯烴聚合的研究[D];北京化工大學;2009年
8 劉玉霞;關于釕、亞甲硅基鎢過渡金屬化合物參與反應的機理理論研究[D];曲阜師范大學;2009年
9 王婉人;過渡金屬化合物納米材料的化學合成及其儲能性能研究[D];西北大學;2015年
,本文編號:1003891
本文鏈接:http://sikaile.net/wenyilunwen/shinazhuanghuangshejilunwen/1003891.html