原子与分子物理专业优秀论文MgO和MgB<,2>高压物性的第一性原理计算关键词：方镁石二硼化镁密度泛函第一性原理平面波赝势弹性常数能带结构摘要：作为地球形成的主要矿物质之一，方镁石(MgO)在压强高达227GPa时都始终以氯化钠(B1)结构稳定存在，研究它的弹性性质对解释地幔内部地震波速的变化以及构造地球内部矿物学理论模型具有重要的作用，也是经常用于发展固体物理第一性原理计算的模型材料。近年来，无论是在实验上还是理论上，研究材料在高压下的性质一直是个热门课题。2001年1月10日，日本青山学院大学教授秋光纯宣布二硼化镁具有超导电性，超导转变温度高达39K。发现二硼化镁超导电性迫使人们重新考虑，在BCS理论的框架内是否存在更高临界温度的超导体。二硼化镁结构简单，易于制备和加工，有着广阔的应用前景。本文主要包括两部分内容：1)利用平面波赝势密度泛函理论和准谐德拜模型研究了氧化镁(MgO)的晶格常数α、体弹性模量B<,0>、状态方程以及弹性常数(C<,11>、C<,11>和C<,44>)等基本性质参数。得到了压强0～130GPa范围内，温度分别为300K和800K的弹性常数(C<,11>、C<,12>和C<,44>)、等温体弹性模量B<,s>、剪切模量G、德拜温度?和压缩波速V<,P>、剪切波速V<,S>。所得到的C<,12>的等温线不同于Karki等人的理论计算结果。由于对材料增加压强和降低温度的效果几乎相同，我们认为本文结果应该更正确。另外，还研究了在300K、800K的弹性常数、弹性各向异性以及偏差δ，发现压强小于20GPa时，弹性各向异性为正值且随压强增加而降低，在20GPa时为零，呈现各向同性。MgO的偏差δ绝对值随压强增加而增加，意味着MgO在高压下受到非中心多体力场作用。2)利用基于线性缀加平面波的密度泛函理论研究了二硼化镁(MgB<,2>)在压强0～60GPa下的态密度、能带结构以及晶体的弹性常数。比较分析了体积的压缩和晶格常数c/a的减小对能带结构的影响，得出c/a对导电性质的影响是主要的。另外，还研究了MgB<,2>力学性质的各向异性，包括体弹性模量(B、B<,a>和B<,c>)、压缩波△<,P>和剪切波(△<,S1>、△<,S2>)与压强的关系。由于Mg原子层与B原子层之间的金属键相对B原子层内原子之间的共价键相对较弱，所以随着压强的增大呈现晶体力学性质的各向异性。正文内容作为地球形成的主要矿物质之一，方镁石(MgO)在压强高达227GPa时都始终以氯化钠(B1)结构稳定存在，研究它的弹性性质对解释地幔内部地震波速的变化以及构造地球内部矿物学理论模型具有重要的作用，也是经常用于发展固体物理第一性原理计算的模型材料。近年来，无论是在实验上还是理论上，研究材料在高压下的性质一直是个热门课题。2001年1月10日，日本青山学院大学教授秋光纯宣布二硼化镁具有超导电性，超导转变温度高达39K。发现二硼化镁超导电性迫使人们重新考虑，在BCS理论的框架内是否存在更高临界温度的超导体。二硼化镁结构简单，易于制备和加工，有着广阔的应用前景。本文主要包括两部分内容：1)利用平面波赝势密度泛函理论和准谐德拜模型研究了氧化镁(MgO)的晶格常数α、体弹性模量B<,0>、状态方程以及弹性常数(C<,11>、C<,11>和C<,44>)等基本性质参数。得到了压强0～130GPa范围内，温度分别为300K和800K的弹性常数(C<,11>、C<,12>和C<,44>)、等温体弹性模量B<,s>、剪切模量G、德拜温度?和压缩波速V<,P>、剪切波速V<,S>。所得到的C<,12>的等温线不同于Karki等人的理论计算结果。由于对材料增加压强和降低温度的效果几乎相同，我们认为本文结果应该更正确。另外，还研究了在300K、800K的弹性常数、弹性各向异性以及偏差δ，发现压强小于20GPa时，弹性各向异性为正值且随压强增加而降低，在20GPa时为零，呈现各向同性。MgO的偏差δ绝对值随压强增加而增加，意味着MgO在高压下受到非中心多体力场作用。2)利用基于线性缀加平面波的密度泛函理论研究了二硼化镁(MgB<,2>)在压强0～60GPa下的态密度、能带结构以及晶体的弹性常数。比较分析了体积的压缩和晶格常数c/a的减小对能带结构的影响，得出c/a对导电性质的影响是主要的。另外，还研究了MgB<,2>力学性质的各向异性，包括体弹性模量(B、B<,a>和B<,c>)、压缩波△<,P>和剪切波(△<,S1>、△<,...