摘要材料在高压下呈现丰富的相图和奇异的物理性质。近年来，碱金属以及碱土金属硅化物结构和电子特性引起了人们广泛的研究兴趣。本文基于遗传算法的结构预测方法，结合第一性原理总能计算探讨了Li2Si在0~10 GPa范围内的结构、力学以及电子特性。计算结果表明，在4 GPa下 Li2Si从单斜的P21/m结构转变为六角的P6/mmm结构。弹性常数计算确认了常压下Li2Si的P21/m相以及高压下Li2Si的P6/mmm相的力学稳定性。常压下Li2Si的P21/m及高压下Li2Si的P6/mmm相都有较小的带隙，呈现出半导体性质。43570

该论文有图5幅，表4个，参考文献38篇。

毕业论文关键词：第一性原理  硅化物  高压  相变 

Studies on Structural Phase Transition, Dynamics, and Electronic Properties of Li2Si

Abstract   Materials present rich phase diagram and peculiar physical properties under high pressure. Study on the structure transformation and physical properties of materials under high pressure is a hot topic of materials science and condensed matter physics field. Recently, alkali metal, or alkaline earth metal silicides, aroused widely interest and became a focus of research due to their interesting structural and electronic property. Here, using the structural prediction method based on genetic algorithm and the first principles total energy calculations, dynamical, and electronic properties of Li2Si are investigated. The results shown that the monoclinic P21/m is transformed into hexagonal P6/mmm under 4 GPa. From results of elastic constants, we conclude that the mechanical stability of P21/m and P6/mmm phases at their dominating pressure range. Both P21/m and P6/mmm phases are narrow band gap semiconductors.

Key Words: first principles  silicides  high pressure  phase transition

目  录

摘要Ⅰ

Abstract-Ⅱ

目录Ⅲ

图清单-Ⅳ

表清单-Ⅳ

1 绪论-1

1.1 材料在压力下的性质1

1.2 碱金属IVA族化合物1

1.3 Li-Si系统的研究趋势2

1.4 本论文的研究重点与方法3

2 计算原理和理论基础2

2.1 第一性原理4

2.2 能带理论-4

2.3 计算软件——Materials Studio-5

3 结果与分析6

3.1 结构与相变6

2.2 电子特性-8

4 结论-12

参考文献14

致谢17

 图清单

图序号 图名称 页码

图1-1 Li-Si系统相位图 3

图3-1 Li2Si在高压下的焓压曲线（P6/mmm结构被选为参考点） 6

图3-2 Li2Si的0GPa下C2/m (a)和P21/m (b)，4GPa下P6/mmm (c)三个晶体结构 7

图3-3 Li2Si的P21/m(a)和P6/mmm(b)相分别在0 GPa和4 GPa下的能带和分波态密度 9

图3-4 Li2Si的P21/m (a)和P6/mmm (b)的各类Si原子的p轨道电子态密度 10

表清单

表序号 表名称 页码

表3-1 Li2Si在不同压力下的结构参数，密度ρ(g/cm3)和原子分数坐标 8

表3-2 Li2Si在压力下的晶体结构的Li- Si距离和Si-Si键长(dLi-Si or dSi-Si/Å) 8

表3-3 C2/m，P21/m和P6/mmm三个结构的弹性常数Cij(GPa)