NaCN的压致结构相变和电子特性研究
毕业论文关键词：高压 结构相变 弹性模量 电子特性
Pressure-induced Structural Phase Transformation and Electronic-properties of NaCN
Abstract In this paper, the structurale phase transition of NaCN under high pressure is studied based on genetic algorithm, and elastic characteristics and electronic properties of discussed phases are studied using first-principles total energy calculation. The structure phase transformation sequence of NaCN was obtained.Besides P-1 and Immm-2 predicted,both Pmmn and Cm determined by experiment were included in our study. Cm transformed into R3m at 10 GPa, Phase P-1 transformed into Immn-2 at 16 GPa,Phase Pmmn transformed into R3m at 30 GPa. P-1 structure include C3N2 and CN2, Carbon atoms and nitrogen atoms in Immm-2 structure are polymerized to form six-membered ring. The calculat elastic moduli show that the four structures are mechanically stable. The obtained band structures conclude that four phases are indirect band gap semiconductors. When the pressure is 23 GPa, Immm-2 phase is metal.
Key Words : high pressure phase transition elastic modulus electronic property
目录
摘要.I
AbstractII
目录.Ⅲ
图清单.IV
表清单.IV
1绪论.1
1.1氰化钠的研究背景1
1.2氰化钠的研究目的和意义1
1.3本文的主要内容2
2理论基础.3
2.1密度泛函理论3
2.2第一性原理4
2.3固体结构与高压相变4
2.4能带理论5
2.5弹性特征6
2.6计算运用的软件6
3NaCN的结构相变、力学及电子特性7
3.1NaCN压致结构相变研究7
3.2弹性特征.10
3.3电子特性研究.12
4总结与展望.15
参考文献.16
致谢.18
1 绪论
1.1氰化钠的研究背景 碱金属元素与氰基通过化合作用形成碱金属氰化物，在一般的化学反应中，氰基很难被分解，这是因为其中碳原子和氮原子通过叁键相连形成氰基,这种结构使得氰基非常稳定，而且因为性质与卤族元素相近，所以又称为拟卤素。在工业生产中氰化钠是一种重要化工原料，在医药化工研究方面比较多，它在但是在材料研究中并不是很热门。 本文所研究的氰化钠（NaCN）是简单离子晶体，与氰化钾（KCN）和氰化铷（RbCN）类似，在常温常压条件下都是典型离子晶体 B1（NaCl）型结构（空间群 Fm3m）[1]。人们对高压条件下的氰化钠的物理化学性质进行了一些研究：1985年，K. Strössner 等人通过利用拉曼光谱和能量色散X射线技术在压力高达27 GPa范围内研究了碱金属氰化物，发现了氰化钠在 0 GPa到27 GPa压力范围内有高温立方相 I（空间群 Fm3m）、部分对齐正交相 A(空间群Immm)和反铁电有序相B(空间群Pmmn)、源`自,优尔.文;论"文'网[www.youerw.com单斜高温相 IVa(空间群 Cm)[2]。不同于碱金属氰化物的其他成员，在高压下 NaCN不经历B1 -B2转变，而是形成低对称结构[16]。在低于50 GPa的压力范围内，对 NaCN- IIA（斜方晶系，Immm），NaCN -IIB（斜方晶系，Pmmn） ，NaCN- III（单斜晶系，Cm），与 NaCN-IV（四方晶系,P4mm）的物理、化学性质的变化进行观测与研究，但在压力低于 20 GPa的条件下发现：在常温常压条件下 NaCN 的结构为NaCN-I(立方晶系， Fm3m)，斜方晶体系 NaCN -IIA（Immm）在压力条件为 4 GPa时变为NaCN -IIB（Pmmn），在压力条件为 8 GPa时转化为NaCN- III （Cm），在压力达到15 GPa时转化为NaCN-IV （P4mm） [1]。