Теоретическое исследование электронной структуры металлов и сплавов под давлением: Al-Si, Al-Ge, In и Bi-Sb

• Автор: Михайлушкин, Аркадий Станиславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил

Оглавление

0.1 Общая характеристика работы

1 ВВЕДЕНИЕ

1.1 Первопринципное моделирование

1.2 Основные методы первопринципных расчетов

2 ПЕРВОПРИНЦИПНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В РАМКАХ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛА ЭЛЕКТРОННОЙ ПЛОТНОСТИ

2.1 Теория функционала плотности

2.2 Формализм волновых функций

2.3 Метод линейных МТ-орбиталей в приближении атомной сферы

2.4 Формализм функции Грина

2.5 Метод псевдопотенциала

2.6 Метод PAW потенциала
3 ИЗМЕНЕНИЕ ТОПОЛОГИИ ФЕРМИ-ПОВЕРХНОСТИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ НА БАЗЕ АЛЮМИНИЯ
3.1 Введение
3.2 Методика расчета
3.3 Ферми-поверхность и ЭТП
3.4 Нестинг
3.5 Транспортные свойства твердых растворов Al-Si
3.6 Выводы
4 ФЛУКТУАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ С/А
В ЧИСТОМ ИНДИИ ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ
4.1 Введение
4.2 Методика расчета
4.3 Результаты и обсуждение
4.4 Выводы
5 СПЛАВЫ СИСТЕМЫ Ві^Ь* ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ
5.1 Введение
5.2 Методика эксперимента
5.2.1 Приготовление образцов и их анализ
5.2.2 Экспериметы под давлением
5.2.3 Структурная идентификация
5.3 Детали теоретических расчетов
5.4 Результаты и обсуждения
5-4.1 Экспериментальные результаты
5.4.2 Результаты теоретических расчетов
5.5 Выводы
6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

0.1 Общая характеристика работы
Актуальность темы
В работе методами современной физики твердого тела изучено влияние давления на фазовую устойчивость и физические свойства ряда металлических систем. В качестве объектов исследования выбраны системы, активно изучаемые в последние годы как теоретически, так и экспериментально: неупорядоченные твердые растворы замещения А1-Э1 и АЮе, чистый 1п, а также несозмеримые структуры в системе ВРвЬ. Актуальность темы обусловлена, с одной стороны, фундаментальным характером и новизной решаемых проблем, а с другой стороны - потребностями экспериментальной физики.
Цель работы
Целью работы является теоретическое исследование особенностей электронной структуры и термодинамических свойств различного рода металлических соединений под давлением, изучение влияния давления на их физические свойства, а также установление пределов фазовой устойчивости этих соединений.
Научная новизна
В работе получен ряд новых результатов о природе термодинамической стабильности и поведении физических свойств ряда металлических систем под давлением, в частности, обнаружены электронно-топологические переходы в неупорядоченных сплавах А1-31 и АЮе, которые вызывают аномалии в поведении их транспортных свойств; дано новое трактование атипичного фаг зового превращения в чистом 1п в условиях высокого давления; установлены области существования несозмеримых структур типа ВгШ под давлением и объяснена причина экспериментально наблюдаемого фазового расслоения в системе Еб-ЭЬ.
Практическая значимость работы В данной работе проведены исследования свойств материалов в экстремальных условиях - при высоком давлении до 100 ГПа, где возможности экспериментальных исследований оказываются сильно ограниченными. Дана новая интерпретация экспериментально наблюдаемых структурных изменений в индии под давлением.
Разработана новая модель для исследования весьма сложных, не имею-
где С (к, к, .г) - Фурье-образ ФГ в прямом пространстве (2.30). В случае системы с идеальной трехмерной периодичностью БСФ есть сумма й-функций для энергий, соответствующих собственным значениям Е] (к) Гамильтониана (2.9)
Лв(к,г;) = £й(В-.Б,(к)). (2-41)

Электронная плотность состояний (Е) может буть найдена как
N^(8) = “ Е 1т Сит^итЛЯ). (2-42)

Проблема состоит в том, что, в отличие от ур-ия (2.33), ФГ в ур-ях (2.40) и
(2.42) должна быть известна для действительных энергий Е, а не комплексных г. Но в этом случае вычисление интеграла (2.32), необходимое для расчета плотности состояний, или нахождение позиции дельтообразного пика БСФ становится чрезвычайно трудоемким. На практике используется следующая двухступенчатая схема определения обсуждаемых величин. Во-первых, ФГ или БСФ вычисляются для комплексных энергий г на контуре, параллельном действительной оси. На втором этапе, используя свойство аналитичности ФГ, а именно, соотношения Коши, находятся ее значения для действительных энергий. Сравнение плотности состояний для чистого Мо [53], рассчитанных в формализме ЛМТО-ФГ и в гамильтоновом формализме, показывают, что результаты совпадают очень хорошо, однако ряд тонких особенностей спектра несколько замазан методом ЛМТО-ФГ. Поэтому представляется возможным использование последнего для качественной характеристики плотности состояний. Количественные же оценки следует проводить с большей осторожностью. Последнее не относится к полной энергии. Опыт многократного сравнения результатов расчетов методом ФГ и в формализме волновых функций показал, что полные энергии обычно совпадают с точностью до ми-кроридбергов. В главе 3 будет проиллюстрирована эффективность методики построения Ферми-поверхностей на основе расчета БСФ. Хорошее согласие с результатами расчета другими методами и с экспериментом демонстрирует надежность расчета электронных спектров методом ЛМТО-ФГ. Существенным недостатком описываемого метода является то, что до сих пор не найден эффективный способ введения поправки на ПАС, а именно, так называемой комбинированной поправки [23] в формализм, основанный на ККР-ПАС ФГ (2.31), что ограничивает круг вопросов, связанных, например, с изучением