钙钛矿型ScRh3XX=BCN的第一性原理研究-燕山大学学报.PDF

卷 期 燕山大学学报 年 月 文章编号：1007-791X (2009) 04-0304-04 ScRh X X = B C N 钙钛矿型 3 （ ， ， ）的第一性原理研究 王志斌 ，周艳萍 ，张志超 ，郝险峰 （ 燕山大学 环境与化学工程学院，河北 秦皇岛 ； 燕山大学 继续教育学院，河北 秦皇岛 ） ScRh X X=B C N 摘 要：利用 一性原理研究了钙钛矿型的 3 （ ， ， ）及其固溶体的结构、弹性、电子性质等。研 究结果表明，对于平衡状态下的ScRh B C (0 1) 固溶体，其结构参数和已知的实验数据相一致，和ScRh C 3 1 3 结构相比，在0 1 的范围内，固溶体 ScRh B C 的体积弹性模量和弹性常数 随着价电子浓度的增加增大， 3 1 44 而剪切模量却表现出单调下降的趋势。本文根据计算得到的电子结构信息对这些现象进行了分析，发现剪切模 量比体积弹性模量或 能更好的预测该体系的硬度。 44 关键词：钙钛矿； 一性原理；体积弹性模量；剪切模量；电子结构 中图分类号：O611 文献标识码：A 引言 法，探讨了硼元素的含量变化对化合物的结构、体 积弹性模量的影响 ，结果表明，当 时，化 过渡金属的钙钛矿型氧化物因其独特的物理 合物的体积弹性模量最大，与 时测得的硬度 性质而备受研究人员的青睐，如高温超导性、电荷 值最小这一实验现象截然相反 。这一现象表明体 和轨道的有序性以及较大的磁阻特性等 。目前， 积弹性模量并不能很好的用来表征这类化合物的 研究人员对钙钛矿型非氧化合物的研究还不多见， 硬度。 尤其是具有反钙钛矿型结构的 化合物（ 和 分别代表稀土元素和具有 轨道电子的元素， 计算参数设置 代表 ， 或 ）。 等人 利用从 本文以 等人提出的钙钛矿型 头算法研究表明这类物质的化学键 现共价键和 （ ， ， ）化合物及其固溶体的稳定结构为研 离子键交替存在的特征，这些特性与 结构类 究对象，进行了 一性原理的计算，以期获得价电 型的物质特性相类似，因此推测 化合物兼有 子浓度 （ ，其中， ， 和 金属性和陶瓷性 。 分别代表 、 和 原子的价电子数）与化合物 近年来， 等人 研究发现，反钙 的电子性质和弹性性质之间的关系。本文的 一性 钛矿型结构的 化合物的硬度同晶格参 原理计算是在基于密度泛函理论的 软件 数、组成原子间的化学计量数等之间有一定的关 包中完成的。在结构优化中，原子势能采用了 系，并得出该化合物的显微硬度随着晶格参数的减