Моделирование электронной структуры и свойств материалов на основе оксида бериллия

• Автор: Горбунова, Мария Андреевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 182 с. : ил.

1.1. Свойства ВеО

1.1.1. Кристаллографические данные.

1.1.2. Основные физикохимические свойства ВеО

1.1.3. Термичсские свойства ВеО

1.1.4. Механические свойства ВеО

1.1.5. Химические свойства

1.1.6. Электрические и магнитные свойства

1.1.7. Оптические свойства

1.1.8. Действие радиационного облучения

1.1.9. Люминесцентные и экзоэмиссионные свойства

1.2. Применение

1.2.1 .Я дерные реакторы
1.2.2.Электро, радиотехника и электроника
1.2.3. Аэрокосмическая отрасль
1.2.4. Дозиметры
1.2.5. Печи и огнеупоры
1.2.6. Стекла
1.2.7.Другие области применения
1.3. Технология получения
1.4. Электронное строение оксида бериллия
1.5. Фазовые равновесия в системе ВеО и модели полиморфных переходов ВеО под давлением.
1.6. Структурные дефекты и электронные свойства ВеО.
1.6.1. Дефекты кристаллической упаковки.
1.6.2. Собственные точечные дефекты
1.6.3. Влияние примесей на электронноэнергетические характеристики оксида бериллия
1.7. Поверхность ВеО.
1.8. Пленки ВеО.
1.9. Модели атомного строения и свойств наноструктур оксида бериллия.
1 Заключение
ГЛАВА 2. Вычислительные методы в исследовании электронной структуры и физикохимических свойств твердых тел.
2.1.Общая характеристика расчетных методов квантовой химии
2.2.Теория функционала плотности.
2.3 Обменнокорреляционный функционал, приближение локальной
электронной плотности.
2.4. Другие приближения для вычисления электронной структуры и свойств соединений.
2.4.1. Градиентная поправка .
2.4.2. Метод
2.4.3. Поправка на самодействие I.
2.4.4. Метод оптимизированного эффективного потенциала.
2.4.5. приближение.
2.5. Используемые расчетные методы.
2.5.1. Полнопотенциальный метод линейных ii орбиталей .
2.5.2. Метод псевдопотенциала
2.5.3. Метод
ГЛАВА 3. Электронное строение и физикохимические свойства оксида бериллия.
3.1. Введение.
3.2. Определение механических характеристик оксида бериллия из
данных квантовохимических расчетов.
3.2.1. Элементы теории упругости
3.2.2. Определение упругих постоянных компонент тензора упругости из данных квантовохимических расчетов деформированного оксида бериллия.
3.3. Определение механических характеристик для
поликристаллического оксида бериллия.
3.4. Определение термических характеристик оксида бериллия из данных квантовохимических расчетов.
3.4.1. Влияние изменения параметров кристаллической решетки на энергетическую структуру ВеО.
3.4.2. Расчет термомеханических параметров беспримесной ВеОкерамики.
Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. Влияние собственных и примесных точечных дефектов на электронноэнергетические характеристики оксида бериллия
4.1.Введение
4.2. Собственные дефекты
4.2.1. Модели и методы расчета электронной структуры ВеО с собственными дефектами
4.2.2. Влияние собственных точечных дефектов на электронную энергетическую структуру ВеО. Оценка вероятности их образования
4.3. Влияние примесей переходных металлов 8с, П . Си, на электронные и магнитные свойства ВеО.
4.3.1. Методы и модели расчета электронной структуры ВеО, допированного металлами
4.3.2. Влияние примесей ионов переходных 3с1 металлов Эс, Т1 . Си,
Хп на электронные и магнитные свойства ВеО
4,З.З.Оценка растворимости Зй металлов Эс, Т1. Си, в оксиде бериллия
4.4. Влияние немагнитных примесей 2рэлементов бора, углерода и
азота на электронные и магнитные свойства ВеО.
4.4.1. Модели и методы расчета
4.4.2. Влияние примеси углерода на электронные и магнитные свойства ВеО.
4.4.3. Влияние примесей бора и азота на электронные и магнитные свойства ВеО.
4.4.4. Закономерности изменения электронных и магнитных свойств систем ВсОХ в зависимости от природы легирующей примеси X ХВ,
С, КГ
4.4.5. Оценка растворимости углерода в оксиде бериллия.
4.5. Электронные и магнитные свойства ВеО с вакансией бериллия и одновременным присутствием вакансии и примесного атома углерода. 2 Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. Нанотрубки оксида бериллия моделирование электронной структуры и некоторых свойств.
5.1. Введение.
5.2. Атомные модели, структурные и электронные свойства нанотрубок графитоподобного оксида бериллия ВеОНТ.
5.3. Электронные свойства и магнитные эффекты для нанотрубок моноксида бериллия, допированного бором, углеродом и азотом.
5.4. Электронные свойства и магнитные эффекты для нанотрубок моноксида бериллия с вакансиями бериллия и кислорода.
Выводы к главе 5.
ВЫВОДЫ
Список использованных источников


Оксид бериллия обладает исключительно высокой теплопроводностью, она равна 0 ВтмК при 0К , для бериллиевой керамики теплопроводность в вакууме 6, Па не менее 0 ВтмК . Величина температурного коэффициента линейного расширения в интервале от 0 до К . ЧОЮ6 1С в зависимости от технологии изготовления образцов. Оксид бериллия значительно тверже других щелочноземельных оксидов. Модуль сжатия ВеО В0 ГГа , модуль сдвига 2 ГПа , коэффициент Пуассона равен 0,0 . ВеОкерамики приведены в табл. Таблица 1. Непрокаленный оксид бериллия гигроскопичен, адсорбирует до воды, а прокаленный при С лишь 0,. Оксид бериллия, прокаленный не выше 0 С, легко взаимодействует с кислотами, труднее с растворами щелочей, а прокаленный выше 7 С лишь со фтороводородной кислотой, горячей концентрированной серной кислотой и расплавами щелочей. БеО устойчив к воздействию расплавленных лития, натрия, калия, никеля и железа. Оксид бериллия является пьезоэлектриком . Б структуре вюрцита ионы и О создают взаимное тетраэдрическое окружение. Изза искажения конфигурации тетраэдр приобретает определенный дипольный момент . Для БеО величину спонтанной поляризации оценивают Рсп 7 5 Ксм2. Значения его пъезомодулей равны сз 0, КН и 0, КН . Оксид бериллия также является линейным пироэлектриком с отрицательным значением пироэлектрического коэффициента в интервале температур К. МО Гц и температуре 0 К, не более и диэлектрическая проницаемость при частоте 1 Гц и температуре 0 К, не более7,2 . Кристаллы ВеО бесцветные, одноосные, оптически положительные со стеклянным блеском и ясной спайностью по и . Показатели преломления и 0 кристаллов ВеО равны соответственно 1,3 и 1,9, двулучепреломление 0 равно 0,4 . ВеО перспективный оптический материал. Его отличает высокая прозрачность в широком интервале длин волн от вакуумного ультрафиолета 0,0 мкм до инфракрасной области 9 мкм. Среди высокотемпературных оксидов оксид бериллия является наилучшим замедлителем, его параметр замедления 0,4, замедляющая способность 0,9 см1, коэффициент замедления нейтронов 0 . При облучении в реакторе оксид бериллия может стать источником дополнительных нейтронов, образующихся по реакциям а, п, у, п, п,2п . При возбуждении оксида бериллия различными типами ионизирующего излучения , Г, у, рентгеновское излучение наблюдается ряд интенсивных полос люминесценции в вакуумной и ближней ультрафиолетовой областях спектра например, полосы ,4 6,7 и 4,9 эВ. Данные пики в спектрах люминесценции регистрируются как у монокристаллов, так и у керамики на основе ВеО, что свидетельствует о схожести механизмов их возбуждения и люминесценции ,. Для практического применения наиболее приемлемо широкополосное свечение ВеО с максимумом 4,,9 эВ. После возбуждения рентгеновским излучением или электронами в спектрах термостимулированной экзоэлектронной эмиссии оксида бериллия наблюдают два пика интенсивный около 3 и более слабый в области 3К. Важным достоинством оксида бериллия для конструирования сцинтилляционных дозиметров является тканеэквивалентность 2ЭфВеО7, уф биологической ткани 7,, что позволяет с его помощью определять истинную поглощенную дозу в воздухе и биологических тканях. Приведенные выше уникальные физикохимические свойства оксида бериллия высокие химическая, термическая, радиационная стойкость, теплопроводность, прозрачность для вакуумного ультрафиолетового ВУФ, видимого, инфракрасного ИК рентгеновского, сверхвысокочастотного СВЧ излучений делают его перспективным материалом для применения в различных областях современной техники 1,. ВеО применяют в ядерных реакторов различных конструкций в качестве материала тепловыделяющего матричного элемента, отражателя нейтронов, нейтронных фильтров, а с примесями например, бора для защиты от нейтронов различных энергий. Оксид бериллия используется для изготовления изоляторовтеплоотводов, подложеккристаллодержателей транзисторов и микросхем, в том числе подложек для мощных СВЧтранзисторов и сверхбольших интегральных схем. В электронной, радио и электротехнической промышленности ВеО служит для диссипации тепла, выделяемого при работе радиоэлементов функциональной электроники.