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Pu、NaCl和SrO的物性的第一性原理计算

肖星宏  
【摘要】: 自从1911年荷兰物理学家昂尼斯发现超导电性以来,超导研究一直是人们关注的热点问题。近年来,物质在高温高压下的特性研究也是人们感兴趣的课题。 本文首先利用从头算场论结合局域密度近似(LDA)和Troullier-Martins势研究了Pu的δ相和ε相的结构参数,包括晶格常数α、体弹模量B_0、体弹模量对压强的一阶导数B′_0以及δ-Pu的超导温度和弹性常数(C_(11)、C_(12)、C_(44))。 其次,利用平面波赝势密度泛函理论研究了NaCl从氯化钠(B1)结构到氯化铯(B2)结构的相变以及这两种相的结构参数,包括晶格常数α、体弹模量B_0、体弹模量对压强的一阶导数B′_0以及弹性常数(C_(11)、C_(12)、C_(44))。依据焓相等原理,我们发现从B1结构到B2结构的相变压强为28.3 GPa,计算结果与实验结果及其它理论值符合的很好。通过准谐德拜模型计算了不同压强下热容和温度关系,发现在1500 K以下时,热容随温度的增加而增加、随压强增加而减小,但当温度高于1500 K时,由于非谐效应的影响,热容值接近所有固体在高温条件下所要遵循的Dulong-Petit值,即6N_Ak_B(≈49.90 J mol~(-1)K~(-1))。同时,我们得到在零压常温下的热容值为33.97 J mol~(-1)K~(-1),这个值与实验和其他理论值也吻合的较好。 最后,利用平面波赝势密度泛函理论和准谐德拜模型研究了SrO从B1结构到B2结构的相变以及这两种结构的基本性质参数,包括晶格常数α、体弹模量B_0和体弹模量对压强的一阶导数B′_0,以及这两种结构的弹性常数(C_(11)、C_(12)、C_(44))。我们通过准谐德拜模型计算了不同压强下热容和温度关系,发现在1200 K以下时,热容随温度的增加而增加、随压强增加而减小,但当温度高于1200 K时,由于非谐效应的影响,热容值接近所有固体在高温条件下所要遵循的Dulong-Petit值,即6N_Ak_B(≈49.90 J mol~(-1)K~(-1))。同时,我们得到在零压常温下的热容值为27.10 J mol~(-1)K~(-1),这个值和其他理论值也吻合的较好。


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