氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)表面性能的第一性原理研究

【目的】对氧化钙(100)、(110)和Ca-terminated(111)的表面能、表面弛豫及电子结构进行系统研究。【方法】运用基于密度泛函理论的第一性原理计算体系的表面性能,计算过程采用6层原子和15真空层的Slab模型。【结果】计算得到的氧化钙体相晶格常数合理地符合实验值。氧化钙(100)面的表面能最低因而最稳定,更容易暴露。(110)面表面能介于(100)和Ca-terminated(111)面之间,Ca-terminated(111)面的表面能最高而最不稳定。(100)表面弛豫程度最弱,Ca-terminated(111)表面弛豫程度最明显,而(110)表面弛豫程度则介于(100)和Ca-terminated(111)面之间。(100)表面Ca-O和Ca-Ca之间的电子云强烈重叠,共价成键特征突出,稳定性高。Ca-terminated(111)表面只存在Ca-Ca原子间电子云重叠,且杂化程度明显变弱,因此Ca-terminated(111)面的稳定性最低,(110)面的稳定性居于(100)面与Ca-terminated(111)面之间。【结论】氧化钙中(100)面的表面稳定性能最好,(110)面次之,Ca-terminated(111)面稳定性最差。

Al_4Ce和Al_2CeZn_2相弹性性能的第一性原理研究

运用第一性原理研究了Al4Ce和Al2CeZn2相的结构和弹性性能.结果显示:随着部分Al被Zn取代,Al2CeZn2的晶格常数a减小,c增大,且Al2CeZn2形成焓更低,热力学稳定性更高.除了C66,Al2CeZn2的弹性常数Cij都比Al4Ce小.相应地,Al2CeZn2的体积模量和剪切模量也较低,表明外加应力下体积形变和对剪切形变阻力更小.尽管两种相都是脆性的,Al2CeZn2比Al4Ce更软.Al2CeZn2的弹性各向异性比Al4Ce小.还研究了电子结构以揭示Al2CeZn2和Al4Ce弹性性能的内在机理.