Электронное строение, химическая связь и некоторые физико-химические свойства кристаллов MgB4C52

• Автор: Демушин, Павел Викторович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Методы исследования

1.1. Расчеты из первых принципов

1.1.1.Основы теории функционала плотности.

1.1.2. Приближения метода.

1.1.3. Реализация метода функционала плотности в

современных программных кодах.

1.2. Особенности вычисления электронной структуры

с использованием кода Р.

1.3. Вычисление фононных спектров.

1.4. Метод подрешеток.
1.4.1. Разностная электронная плотность.
1.4.2. Анализ зонной структуры кристалла и его подрешеток.
1.5. Методика вычисления параметров, характеризующих физикохимические свойства кристаллов.
1.6. Основные выводы по 1 главе.
Глава 2. Особенности кристаллической структура и
электронное строение кристаллов М4С.
2.1. Проблемы синтеза и кристаллическая структура.
2.1.1. Синтез кристаллов i2.
2.1.2. Нитридообразование в системе М8ГП2.
2.1.3. Нитридообразование в системе 2
2.1.4. Структура халькопирита.
2.1.5. Структура 3феррита натрия
2.2. Краткий обзор экспериментальных и теоретических данных.
2.3. Кристаллы 4 с решеткой халькопирита
2.3.1. Зонная структура кристаллов
2.3.2. Генезис зонной структуры из подрешеточных состояний
2.3.3. Плотность состояний кристаллов 4.
2.4. Орторомбические кристаллы i2 и 2
2.4.1. Зонная структура кристалла i2 и его подрешеток.
2.4.2. Зонная структура кристалла 2 и его подрешеток.
2.4.3. Плотность состояний кристаллов i2 и 2.
2.5. Сопоставление энергетической структуры орторомбической
и тетрагональной модификаций кристаллов i2 и 2.
2.6. Влияние симметрии подрешеток на зонный спектр кристаллов
i2 и 2.
2.6.1. Кристалл 2
2.6.2. Кристалл i2
2.7. Основные результаты и выводы по 2 главе
Глава 3. Химическая связь в кристаллах i.
3.1. Образование химической связи в тетраэдрических кристаллах
3.2. Распределение электронной плотности в кристаллах М4С с решеткой халькопирита.
3.3. Сравнение химической связи в тетрагональной и орторомбической модификациях кристаллов и МОеИ2.
3.4. Степень ионности химической связи в кристаллах М4С
3.5. Основные результаты и выводы по 3 главе.
Глава 4. Свойства кристаллов МЯ4.
4.1. Краткий обзор литературы
4.2. Оптические свойства кристаллов М
4.2.1. Фундаментальные оптические функции.
4.2.2. Рядовые зависимости оптических функций
4.2.3. Оптические функции кристаллов и МОеН2.
4.2.4 Интерпретация особенностей оптических функций
4.3. Колебательные спектры кристаллов МЯ4.
4.3.1. Колебательные моды
4.3.2. Вычисление колебательных спектров
тетрагональных кристаллов
4.3.3. Вычисление колебательных спектров
орторомбических кристаллов.
4.4. Энергоплотность и физикохимические свойства
кристаллов как функции их энергоплотности.
4.5. Микротвердость.
4.6. Перспективы практического применения кристаллов М4С.
4.7. Основные результаты и выводы по 4 главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ЛИТЕРАТУРА


Связь МС образуется на основе донорноакцепторного механизма и является более ионной. В четвертой главе исследованы физические и физикохимические свойства кристаллов Мй4С. Я, а, а также параметр характеристических потерь энергии электронов З. Для кристалла 1Р2 проведено сравнение вычисленных нами оптических функций при Ес и Ес с имеющимися эксперментальными данными и получено хорошее качественное согласие теории с экспериментом. Установлено, что максимумы функций характеристических потерь Б фактически совпадают в обеих модификациях, что свидетельствует о зависимости расположения максимума Б от химического состава кристалла и подтверждается его смещением при рассмотрении изокатионных рядов. Результаты расчетов оптических функций для других гипотетических кристаллов ЫВаС2 с решеткой халькопирита аналогичны и в совокупности дают представление об изменении оптических свойств в рядах. Проведена интерпретация особенностей графика мнимой части диэлектрической проницаемости 2Е кристаллов М4С на основе прямых межзонных переходов. Из первых принципов вычислены колебательные моды идеального кристалла МцР2, активные в ИКспектрах, которые показывают, что исследуемые в образцы имели не идеальную стехиометрию. Анализ изокатионных и изоанионных рядов показал, ч. Наблюдается общая тенденция к смещению всего спектра в область низких частот и сокращению интервала между минимальной и максимальной частотой. Определены температуры плавления, микротвердости, температуры Дебая, для определения которых использовались известные ,, апробированные на больших группах тройных кристаллов семейства халькопирита феноменологические формулы, а так же формулы полученные в для минералов и искусственных веществ. Глава 1. Развитые на сегодняшний день твердотельные и квантовохимические подходы позволяют проводить вычисления для соединений имеющих сложный химический состав и сложную кристаллическую структуру. Определяющую роль в решении данной проблемы играют современные компьютерные технологии, которые в сочетании с усовершенствованными методиками и алгоритмами расчетов превратили теоретические методы и их модификации в достаточно точный и универсальный инструмент исследований. Для изучения электронной и фононной структуры кристаллов разработано немало различных методов и создано множество вычислительных программ, которые совершенствовались в течение длительного периода. В настоящее время наиболее распространенными и апробированными являются такие специализированные программные комплексы, как II , , и I2 . Все эти комплексы основаны на теории функционала плотности i i и использовании приближений типа i xii или i i xii. Многочисленные публикации показывают, что перечисленные выше программы обладают высокой точностью и быстродействием. Оба этих качества необходимы при проведении системных расчетов, для изоэлектронных рядов, особенно содержащих гипотетические соединения. Неэмпирические расчеты электронных и фононных характеристик твердых тел, принято называть расчетами из первых принципов iii лат. Они составляют основу современных теоретических исследований. Реализациярасчетов из первых принципов в современных программных комплексах обычно состоит в решении одноэлектронных уравнений КонаШэма с учетом электронной корреляции. Почти полвека назад в работах Хоэнберга и Кона , а также Кона и Шэма были сформулированы основные идеи теории функционала плотности, которые нашли широкое применение в настоящее время благодаря развитию компьютерных технологий. Хоэнберг и Кон показали, что энергия основного состояния системы взаимодействующих электронов, находящихся во внешнем поле Ксч1г, есть однозначный функционал распределения плотности этих частиц рг и, следовательно, рг неявно определяет все свойства основного состояния системы взаимодействующих частиц. Этот функционал экстремален при варьировании р и достигает своего минимума на правильном направлении электронной плотности, т. I РГ Ргйг рггп рфг 12
Здесь первое слагаемое представляет собой кинетическую энергию электронов как функционал электронной плотности Трг.