材料声子特性的第一性原理计算
时间:2023-01-27 09:40 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要声子谱是研究声子振动的，它反映材料内部各振动模式的振动情况。分析材料的声子谱，可以获得材料结构的动力学性质。而研究声子谱的方法也有很多种。近几年来，基于密度泛函理论的第一性原理计算方法已经广泛用于不同体系的理论计算，并且获得了理想的结果。本课题研究采用的计算软件是，这是一个支持模守恒贋势、超软赝势和平面波赝势的软件包。它采用线性响应法来进行晶格动力学性质的计算。在计算过程中，首先进行材料的结构优化，然后再进行自洽运算，再进行声子计算。本文选取了金属钪和金属氧化物氧化锌为例，通过选取不同的K空间密度，利用线性响应的方法，获得了声子谱，剖析了材料声子谱的相关性质。87214 毕业论文关键词：声子谱；第一性原理；晶格动力学 Abstract TThe phonon spectrum reflects the vibration mode of the material According to the analysis of the phonon spectrum of the material, we can obtain about the dynamic properties。 There are many methods of researching phonon spectrum。In recent years, calculation methods that based on first-principles density functional theory have been widely used in different softwares and good results can be obtained。 The software package used in this research is the package of, Quantum-Espresso。It uses a linear response method to calculate the lattice dynamics properties In the calculation processes, the structural optimization of the material, self-consistent calculation and other procedures should be carried out。 This article selects the metal and metal oxide as examples, by choosing a different K-space density, using the method of linear response to obtain the phonon spectrum and we analyze the properties the among the phonon spectrum。 Keywords: phonon spectrum;first-principles density functional theory; lattice dynamics 目 录 第一章 绪论--1 1。1 声子谱与材料物性之间的关系 1 1。2 声子特性研究的计算方法2 1。3 hcp-Sc材料及ZnO材料的属性 3 第二章 计算机模拟方法（能上机编程实现）--5 2。1 Shrodinger方程的密度泛函理论近似求解-4 2。2 Quantum-Espresso软件中的声子计算模块-5 第三章 ZnMgO纳米结构的声子特性计算 （测试计算）-7 3。1 建立模型-7 3。2 程序运行代码--8 3。3 数据处理10 3。4 结果与讨论-15 总结与展望 --16 致谢--17 参考文献18 第一章 绪论 1。1 声子谱与材料物性之间的关系 1。1。1 什么是声子？ 在研究材料的时候我们发现，晶体内的原子并不是在各自的平衡位置上固定不动的，由于热运动，各原子离开它们的平衡位置。但是由于原子间的相互作用，各原子又有回到平衡位置的趋势。这相互作用的结果导致每个原子在平衡位置附近作微振动。而在研究晶格振动时，发现能量的增减是以为计量的。按照量子论来说，角频率为的谐振子或简谐波的能量是的整数倍，加上振子的零点能，即。于是人们为了便于问题的分析，赋予了一个假想的能量携带者——声子。论文网 声子是一个假想粒子，化学势为零，它是晶格振动的能量量子，是一种玻色子。可以用来描述晶体的简谐振动。其具有三个性质： ①声子可以产生，消失，对应于振子的激发 ②声子遵从统计（） ③声子是系统原子激体振荡的效应 声子的产生与固体中的载流子跃迁密切相关，当固体外界以某种形式（光，电或高能粒子）吸收能量时，固体中的电子将被从基态激发到激发态。此时固体被激发，产生非平衡载流子，再通过发射或吸收声子弛豫到准平衡态。 (责任编辑：qin) |