的热力学稳定性:缺陷和零点运动的作用
Michiel J van Setten1, Matthé A Uijttewaal, Gilles A de Wijs
1Electronic Structure of Materials, Institute for Molecules and Materials, Faculty of Science, Radboud University Nijmegen, Toernooiveld 1, 6525 ED Nijmegen, The Netherlands.
基本元素是元素.
科学领域:
- 固态物理 固态物理
- 材料科学是一种材料科学.
- 计算化学是一种计算化学.
背景情况:
- 元素具有独特的特性,如低重量和高硬度,使其在技术上具有重要意义.
- 存在众多异构体及其表征的挑战导致了关于其基本状态的持续辩论.
- 三十年来,α-和β-面相的相对稳定性一直是长期研究的问题.
研究的目的:
- 通过计算方法研究各种β-体结构的稳定性.
- 为了确定最稳定的异质,并将它们的能量特性与已知相相进行比较.
- 阐明元素的基本状态结构,解决长期存在的实验和理论差异.
主要方法:
- 在通用梯度近似中使用密度函数计算.
- 分析了广泛的β-面结构,包括具有间歇性原子和部分占用的结构.
- 该研究的重点是105个原子的框架,探索变化以确定能量稳定性.
主要成果:
- 确定了两个几乎退化的,半导体β-体的结构.
- 一个稳定的结构在六角单元细胞中包含320个原子,而另一个稳定的结构在三角单元细胞中包含106个原子.
- 在实验中填充106个原子的结构时,显示了1.4 eV的带间隙和0.35 eV的间隙洞陷,与实验观测保持一致.
结论:
- 与以前的模型相比,计算的结构在能量上是有利的,106个原子的结构与实验数据密切匹配.
- 包括零点能量改变了平衡,表明β阶段是元素的基本状态.
- 有限温度效应进一步稳定了β相,为元素基态辩论提供了解决方案.
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