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极端条件下Ge3N4的弹性性能、电子性质和相稳定性
  • ISSN号:1000-5773
  • 期刊名称:《高压物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O521.2[理学—高压高温物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]信阳师范学院物理电子工程学院,河南信阳464000
  • 相关基金:国家自然科学基金(U1204501,61475132,11304141,11475143)
中文摘要:

采用密度泛函理论框架下的平面波方法结合准谐近似,研究了Ge3N4的β相、w相和γ相在高温高压条件下的力学稳定性、相变点、电子结构和弹性性质。结果表明:γ相的抗剪切能力最强、刚度最大、属于超硬材料,β相具有最小的体弹模量、杨氏模量和G/B值、因此韧性和延性最好;w相和β相都属于延性相;而γ相则呈现出脆性,在30GPa后转变为延性材料。3种相都属于半导体,成键主要来自于N-2p轨道和Ge-4s、Ge-4p轨道的杂化;它们的结构能保持稳定是源于强烈的共价键;β相、w相和γ相分别属于Γ-A型、Γ-N型间接带隙和直接带隙半导体。研究发现,β→w相变对压强非常敏感,可以认为该相变是因压强的改变而引起的;w→γ相变伴随着晶胞体积的塌缩;同时,还成功地得到了β→w→γ相变的相界。

英文摘要:

Through the plane-wave method in the framework of density functional theory in combination with the quasi-harmonic approximation,the mechanical stability,phase boundary,electronic structures and elastic properties ofβ-,w-andγ-Ge3N4 are investigated at high temperatures and pressures.Theγphase,which belongs to super-hard material,has the maximum rigidity and shear stress resistance.Theβphase has the minimum bulk modulus,Youngs modulus and G/Bratio.Theβphase has better ductility and tenacity than the other two phases.β-and w-Ge3N4 belong to ductile materials while theγphase shows a brittle manner.When the pressure exceeds 30 GPa,theγphase belongs to ductile materials too.β-,w-andγ-Ge3N4 are typical semiconductors,the bonding interactions are mainly contributed by the Ni-2p,Ge-4s and 4pbands.Theβ,wandγphases belong toΓ-A,Γ-N indirect band gap and direct band gap semiconductors,respectively.Theβ→w phase transition is sensitive to pressure.The w→γphase transition is accompanied by the shrinkage of volume.Meanwhile,the phase boundaries ofβ→w→γtransitions are also successfully obtained.

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期刊信息
  • 《高压物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:中国物理学会 高压物理专业委员会 四川省物理学会
  • 主编:邹广田
  • 地址:四川省绵阳市919信箱110分箱
  • 邮编:621999
  • 邮箱:gaoya@caep.cn
  • 电话:0816-2490042
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-5773
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1147/O4
  • 邮发代号:62-132
  • 获奖情况:
  • 中国物理类核心期刊,EI、CI收录期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 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,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)
  • 被引量:3617