Li2N2的结构弹性和电子特性研究(2)
1.2 Li2N2的研究背景
本文所研究的Li2N2中的基本原子之一的Li原子，是一种碱金属元素，现阶段广泛用于原子反应堆，制作轻合金以及锂电池等，锂和它的化合物并不像其他碱金属那么典型[1]。因为锂的电荷密度很大，并且有稳定的氦型双电子层，使得锂容易极化其他基础研究表明，与在矿物学、化学和材料学上有非凡影响的氧化物做比较，氮化物的化学变化的出现和合成通常是更复杂的。这个结果的直接原因可能是地球上有高的氧分压和充足的水。另外，大多数固体氧化物比氮更稳定，因为氮的化学键能量通常低于氧。此外，氮的电子亲和势明显低于氧，表示N3-比O2-合成键要吸收更多的能量；阴离子和固态的离子结合。因此，在过去的几十年，广大的氮化物系统没有得到研究调查。在同核分子与氧和氮离子的变化中有类似的趋势。除了同素异形体O2和O3，还有过氧化氢[O2]2-，过氧化物[O2]- ，臭氧化物[O3]2-和[O2]+的氧离子。相比之下，只有氮的同素异形体N2，氮化物N3-和叠氮化物[N3]-被科研人员知道。直到2001年，Kniep 等人证明同核双氮阴离子[N2]2-
的存在，其存在去质子化的二氮烯N2H2中的N=N三键中。因此，这些阴离子被命名为二氮烯。出乎意料的是，除了SrN2和BaN2能够被合成之外，就没有其他的二氮烯人工合成。然而，最近已有报道顺磁氮阴离子[N2]–和[N2]3-，及含有[N2]4-离子的化合物的存在。的分子或离子，自己本身却不易受到极化。这一点就影响到他和他的化合物的稳定性[2]。
对于氮来说，是在自然界中存在十分广泛的元素，也会与很多其他元素形成氮化物。金属氮化物的热稳定行较高，可用作高温绝缘材料。非金属氮化物的热稳定性也较高，但是各具特殊性质。
对于锂氮化合物来说，由于氮化锂特殊的性质，已有很多人进行过研究，但是对于Li2N2的研究还很少见，因此Li2N2的研究可以填补在锂氮化合物研究中这一项的空白。
1.3 研究目的
为了更好的了解Li2N2这一种物质，了解其物理特性，将其特殊的物理性质运用于生产活动中。我们首先从其最基础的物理性质开始研究，希望能弄清楚其晶体结构，弹性特性和其电子特性。通过结合第一性原理，我们将深入探究Li2N2化合物的微观结构，研究其结构的稳定性，并且对其进行结构优化；对其弹性特性和电子特性进行计算加以分析。
Li2N2属于正交晶系，他们的原胞共有八个原子。其中氮原子有四个，均在原胞内部；另外四个氮原子在原胞的表面，其中顶角的八个锂原子分别于八个原胞公用，因此等效为一个原子，其余有优尔个锂原子分别处于原胞的两个相对表面上，每个表面有三个原子，与两个原胞共用，共等效为三个锂原子，也就是共有四个锂原子。
1.4 本论文的主要内容
在现阶段对氮化物的研究中Li2N2是很少被研究的一种物质，本文通过分析其原子的结构，测其弹性常数，分析其结构的稳定性。固体的弹性性质和许多物理性质有联系，比如原子间势、声子谱和状态方程等。弹性常数决定晶体抵抗外部应力的程度。对于一个稳定的结构来说，弹性常数应该满足著名的Born–Huang稳定性准则[3]。
本文还通过测Li2N2的电子特性，分析其能带和态密度。从中可以分析出固体的诸多性质，比如电导率、振动谱等等[1]。通过对电子特性的研究我们可以更好的掌握其特性。
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