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Ti3AC2相(A = Si,Sn,Al,Ge)电子结构、弹性性质的第一性原理研究

胡洁琼 谢明 陈家林 刘满门 陈永泰 王松 王塞北 李爱坤

Ti3AC2相(A = Si,Sn,Al,Ge)电子结构、弹性性质的第一性原理研究

胡洁琼, 谢明, 陈家林, 刘满门, 陈永泰, 王松, 王塞北, 李爱坤
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  • 采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法,通过广义梯度近似研究了Ti3AC2相(A=Si,Sn,Al,Ge)的相结构、能量、电子结构和弹性性质.首先对六方晶相结构的Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)四个相进行几何优化,对其能带结构、总态密度、分态密度和电荷密度分布以及弹性性质进行研究,并计算各相的内聚能与形成能.计算结果表明:Ti3GeC2较其他三相稳定,Ti3AlC2的形成能最低,说明Ti3AlC2较Ti3SiC2,Ti3SnC2和Ti3GeC2更易生成;Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相在费米能级处的电子态密度较高,材料表现出较强的金属性,同时各相的导电性为各向异性.Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相的导电性主要由Ti的3d电子决定,A(A=Si,Sn,Al,Ge)的p态电子和C的2p态电子也有少量贡献.决定材料电学性质的主要是Ti的3d,A的p和C的2p态电子的p-d电子轨道杂化,而p-d电子轨道杂化成键则使材料具有比较稳定的结构;对Ti3AC2相(A=Si,Sn,Al,Ge)弹性性质的研究表明Ti3AlC2的原子间结合力较弱,而Ti3GeC2的原子间结合力相对较强,材料的强度较大.
      通信作者: 谢明, joanr8210@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:U1302272,51267007,51461023)、云南省院所技术开发专项(批准号:2013DC016)和稀贵金属材料协同创新基金项目(批准号:2014XT02)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-09
  • 修回日期:  2016-12-01
  • 刊出日期:  2017-03-05

Ti3AC2相(A = Si,Sn,Al,Ge)电子结构、弹性性质的第一性原理研究

  • 1. 昆明贵金属研究所, 稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室, 昆明 650106
  • 通信作者: 谢明, joanr8210@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:U1302272,51267007,51461023)、云南省院所技术开发专项(批准号:2013DC016)和稀贵金属材料协同创新基金项目(批准号:2014XT02)资助的课题.

摘要: 采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法,通过广义梯度近似研究了Ti3AC2相(A=Si,Sn,Al,Ge)的相结构、能量、电子结构和弹性性质.首先对六方晶相结构的Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)四个相进行几何优化,对其能带结构、总态密度、分态密度和电荷密度分布以及弹性性质进行研究,并计算各相的内聚能与形成能.计算结果表明:Ti3GeC2较其他三相稳定,Ti3AlC2的形成能最低,说明Ti3AlC2较Ti3SiC2,Ti3SnC2和Ti3GeC2更易生成;Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相在费米能级处的电子态密度较高,材料表现出较强的金属性,同时各相的导电性为各向异性.Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相的导电性主要由Ti的3d电子决定,A(A=Si,Sn,Al,Ge)的p态电子和C的2p态电子也有少量贡献.决定材料电学性质的主要是Ti的3d,A的p和C的2p态电子的p-d电子轨道杂化,而p-d电子轨道杂化成键则使材料具有比较稳定的结构;对Ti3AC2相(A=Si,Sn,Al,Ge)弹性性质的研究表明Ti3AlC2的原子间结合力较弱,而Ti3GeC2的原子间结合力相对较强,材料的强度较大.

English Abstract

参考文献 (26)

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