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Nb2H的电子结构和相互作用
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O561.5[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]吉林大学超硬材料国家重点实验室,长春130012
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10574053,10674053)、国家自然科学基金委员会和中国工程物理研究院联合基金(批准号:10276016)、教育部优秀青年教师资助计划(批准号:2003355)、教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-20052)、国家重点基础研究发展规划(批准号:2005CB724400)和教育部科技创新工程重大项目培育基金(批准号:2004295)资助的课题.
中文摘要:

应用基于密度泛函理论的赝势-平面波方法研究了Nb2H的电子结构和H原子占据点之间的关系,计算结果表明:由4个Nb近邻构成的四面体中心点(T点)为H的稳定俘获点,而由6个Nb近邻构成的八面体中心点(0点)则为相互作用势的极大值点,是不稳定点,相邻T点间存在低能量通道,具有鞍点(S点)结构,在T点及近邻低能通道上,H的1s能级展宽较弱,Nb的4d,5s带部分向下延展,与H带杂化后形成孤立带,当H由T向O移动时,孤立的杂化带向金属价带靠近,带隙逐渐消失,H处于完整宿主晶格中的T点时,布里渊区Г点处的光学声子结构色散较强,而在远离Г点处的色散很弱,H在T点邻域及T-T通道上的电子结构稳定性和声子的色散关系表明,H倾向于以稳定负离子形式存在。

英文摘要:

The total energies and electronic structures of differently configured Nb2 H are calculated using pseudopotential plane wave method based on density functional theory and generalized gradient approximation. The results show that hydrogen atom favors tetrahedral (T) sites (T-wells) rather than octahedral (O) ones. There exist lower energy paths along adjacent T-T sites and saddle structures at the midpoint of them. When H is at T-site or along the T-T path, its ls level is less broadened and the 4d, 5s bands of Nb extend downward from the metallic band area, forming an ionic band (sharp peak) separated by a gap of about 1 eV from the metallic valence bands, showing that the hydrogen atom captures one valence electron to form an anion. This low- lying ionic band loses its T-site hybridization features when H moves from T to O site, where the ls band of H is widely broadened, extending into the metallic valence bands. The band structure changes only slightly when the hydrogen atom moves from one T site to a neighbor one along the lower energy path, keeping the T-configuration features. The calculated phonon spectra of H are dispersive only near special q-points for the system with H at a T site, showing that the hydrogen atom is probably vibraing locally and weakly interacts with other hydrogen atoms. The behavior of H at a trapping site plays an important role in bonding of the surrounding Nb atoms.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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