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高压下锗化镁的金属化相变研究

王君龙 张林基 刘其军 陈元正 沈如 何竹 唐斌 刘秀茹

高压下锗化镁的金属化相变研究

王君龙, 张林基, 刘其军, 陈元正, 沈如, 何竹, 唐斌, 刘秀茹
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  • 锗化镁是一种窄带半导体,压力作用可以使锗化镁导带底与价带顶的能隙变小.本文基于第一性原理计算了锗化镁在高压下的能带结构以及反萤石相(常压稳定相)和反氯铅矿相(高压相)的焓值,发现在7.5 GPa时反萤石结构锗化镁导带底与价带顶的能隙闭合,预示着半导体相转变为金属相,计算结果还预测在11.0 GPa时锗化镁发生从反萤石结构到反氯铅矿结构的相变.实验研究方面,本文采用长条形压砧在连续加压条件下测量了锗化镁高压下的电阻变化,采用金刚石对顶压砧测量了锗化镁的高压原位拉曼光谱,发现在8.7 GPa锗化镁的电阻出现不连续变化,9.8 GPa以上锗化镁的拉曼振动峰消失.由于金属相的自由电子浓度高会阻碍激发光进入样品,进而引起拉曼振动峰消失,因此我们推测锗化镁在9.8 GPa转变为金属相.
      通信作者: 刘秀茹, xrliu@swjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11004163)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2682014ZT31,2682016CX065)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-10
  • 修回日期:  2017-06-07
  • 刊出日期:  2017-08-05

高压下锗化镁的金属化相变研究

  • 1. 西南交通大学物理科学与技术学院, 材料先进技术教育部重点实验室, 成都 610031;
  • 2. 西北工业大学材料学院, 西安 710072
  • 通信作者: 刘秀茹, xrliu@swjtu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11004163)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2682014ZT31,2682016CX065)资助的课题.

摘要: 锗化镁是一种窄带半导体,压力作用可以使锗化镁导带底与价带顶的能隙变小.本文基于第一性原理计算了锗化镁在高压下的能带结构以及反萤石相(常压稳定相)和反氯铅矿相(高压相)的焓值,发现在7.5 GPa时反萤石结构锗化镁导带底与价带顶的能隙闭合,预示着半导体相转变为金属相,计算结果还预测在11.0 GPa时锗化镁发生从反萤石结构到反氯铅矿结构的相变.实验研究方面,本文采用长条形压砧在连续加压条件下测量了锗化镁高压下的电阻变化,采用金刚石对顶压砧测量了锗化镁的高压原位拉曼光谱,发现在8.7 GPa锗化镁的电阻出现不连续变化,9.8 GPa以上锗化镁的拉曼振动峰消失.由于金属相的自由电子浓度高会阻碍激发光进入样品,进而引起拉曼振动峰消失,因此我们推测锗化镁在9.8 GPa转变为金属相.

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