α-，β-和γ-Si3N4高压下的电子结构和相变：第一性原理研究

摘要：

本文采用第一性原理框架下的赝势平面波方法结合振动类德拜模型研究了α-，β-和γ-Si3N4在高温下的点阵常数，弹性常数和弹性模量．研究发现三种同质异相体的体模量都很高．β-Si3N4在低温下表现出脆性，在高温下则表现出延展性．γ-Si3N4在低温和高温下都是脆性的共价化合物．β→γ相变的相界斜率为正值，说明在较高温度时合成γ-Si3N4所需的压强也较高．α→τ相变的相界可以表示成P=16．29—1．835×10-2T＋9．33945×10-5T-2．16759×10-7T3＋2．91795×10-10T4．本文还分析了Si3N4同质异相体在高压下的态密度和能带．在α-Si3N4中主要是Si-s，P和N-s，P的轨道杂化对晶体的稳定性起作用．α和β-Si3N4都具有ГV-ГC类型的间接带隙（分别是4．9eV和4．4eV）而γ-Si3N4具有直接带隙（3．9eV）．研究还发现α—Si3N4和β-Si3N4的价带顶分别沿着，Г-M和，Г-A方向．本文的计算结果和已有的实验数据是一致的．

关键词：第一性原理、弹性常数、相变、氮化物

所属期刊栏目：61

分类号：O561.2(分子物理学、原子物理学)

资助基金：国家自然科学基金11005088,11105115;河南省基础与前沿技术研究计划项目112300410021;河南教育厅项目12A140010资助的课题.感谢M.A.Blanco教授及其课题组提供的Gibbs程序

在线出版日期：2012-12-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：416-424