1.2 MgO和NiO材料的高压研究状况

1.2.1 MgO材料的高压下研究状况

MgO以方镁石的形式存在于自然界中，同时也是地球形成的主要矿物之一。工业生产中不仅是冶炼镁的原料，由于MgO有耐高度耐火绝缘性能，也是重要的工业耐火陶瓷材料。高压科学和技术领域中，MgO也是一种广泛应用的典型氧化物。因MgO在压强227Gpa下可以保持稳定的NaCl的结构。进行高压下对该材料性质研究具有很重要的科学物理意义和实际工业应用价值。现有研究中主要通过冲击波实验、静高压试验和计算机理论模拟来探究MgO性能。

高压下的MgO研究，目前主要集中于高压对MgO膨胀系数的特征动力学中壳层模型结构的影响；高压下MgO材料内部组织缺陷对宏观特性对实际影响以及实际应用价值；高压下MgO材料物态方程相关数据值分析；高压下MgO的弹性模拟与热动力性质的研究等。

 在实验模拟主要通过探究高压下MgO的三种方法近况。

（1）冲击波实验

MgO在常温常压下的能隙为7.83eV，是属于宽能隙材料。作为目前良好的绝缘材料，其在高温下也具有良好的绝缘性。但在TJ.Ahrens 冲击波实验是研究冲击压力100Gpa范围内的MgO单晶材料的电阻率，结果表示MgO电导率在90Gpa处出现了骤降。T J.Ahrens 对其结果进行分析并得到3种可能的机理。1）冲击压力导致了能隙发生了骤降，引起电导率的骤降。2）高温高压导致的载流子的运输造成了电导率的骤降。3）冲击诱导的缺陷使MgO能隙中产生了电子的缺陷态，从而引起电导率的骤降。四川师范大学在此基础上，通过计算机模拟的方法，用第一性原理计算理想晶体MgO在105Gpa范围内能隙随着冲击压力的变化关系。实验模拟得出压力并不是引起氧化镁的电阻率突降的原因。

此外，在常压下的MgO单晶材料具有良好的光学透明性，在冲击波实验中已经作为窗口材料使用。2008年，Li Jun等人测量了69.4Gpa冲击压力下MgO单晶材料在可见光范围内吸收系数。结果表明，MgO存在光吸收现象，在69.4Gpa冲击压力下产生了光吸收现象（如图1-1），并且发现可见光范围内光吸收系数随波长增加而减小。由于MgO材料在实验中充当重要仪器材料，会影响最终实验数据的分析。对于高压下的光吸收系数还有待进一步研究分析。