NaCN的压致结构相变和电子特性研究(2)
时间:2020-06-21 15:08 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.2氰化钠的研究目的和意义 近年来，随着物理研究的理论和技术逐渐完善成熟，材料科学发展迅速，尤其是高压条件下的材料研究，这也是现在的热门课题。本文中研究的氰化钠是对生态和环境造成严重破坏的剧毒化合物,在天体物理和化学中也是一类重要化合物.氰基不仅仅是强的电子给体,在晶体工程中也具有很重要的地位[3]。所以对于氰化钠的深入研究还是有其意义的，了解其结构相变与结构稳定性，有利于认识和开发其用途，也对其一系列物质研究的前景开发有一定作用。目前对于氰化钠的研究在主要在碱金属系列氰化物相变规律和差别方面对比研究，很少单独研究其物理特性，本文的研究内容对于氰化钠的结构相变序列及电子特性有更完整的补充。 1.3本文的主要内容 本文利用基于遗传算法的结构搜索程序对 NaCN的结构进行分析研究， 首先要找到其在一定压力范围内的相变点以及对应的相变序列，并对各个结构进行详细分析，找到其结构特点，并运用第一性原理材料计算程序对 NaCN 进行结构优化，计算NaCN稳定相的弹性特征和电子特性，判断结构稳定性及相关特性。 2 理论基础 2.1密度泛函理论 多粒子体系的经典描述方法是利用基于量子力学的理论研究并要涉及求解体系的薛定谔方程，然后由此得到电子波函数分析得到多粒子体系的性质。这种方法存在很大的不足，首先我们不能通过直接观测得到波函数，其次直接求解薛定谔方程的难度很大。而这种方法中问题的突破源于 1927 年托马斯和费米的研究，他们将电子密度函数引入表示基态物理性质，也就是适用于原子的理论：托马斯-费米模型（Thomas-Fermi 模型）[4]。它带给人们的启发是可以不用通过求解薛定谔方程这种复杂的方法来找多电子波函数，而可以直接通过观测电子密度描述多粒子体系，但有人认为该模型在适用性以及在定量预测原子、分子和固体性质方面有缺陷，但是随着P.Hohenberg和W.Kohn里程碑式研究结果的发表[5]，提出了较为严格的密度泛函理论，人们认识到 Thomas-Fermi 模型实际上是该理论的良好近似。他们提出了用电子密度函数作为基本变量对多粒子体系基态的结构和性质进行表述，也就是所说的霍恩伯格-科恩定理（Hohenberg-Kohn 定理）。对于过去运用的研究方法中研究复杂的 3N维多电子波函数，大大简化为只有三维的电子密度函数，这使得在理论分析和实际应用中的处理办法变得更为高效。 密度泛函理论是逐渐发展完善起来的，P.Hohenberg和W.Kohn以托马斯-费米模型的基础上提出的非均匀电子理论包括两个定理：第一定理主要内容是单电子密度函数是决定体系一切性质的唯一自变量函数，也就是说只要确定体系的电荷密度分布，也就能确定势场、电子数、哈密顿量等体系物理量，即能用电子密度函数描述体系；第二定理是基态能量是能量泛函在粒子数不变条件下对粒子数密度泛函取的极小值，这就说明我们能通过能量函数对粒子数密度泛函进行变分就能得到体系的基态能量，也就能由此确定基态的性质。而针对这个理论中存在的数密度和能动泛函问题，W.Kohn和L.J.Sham 提出解决办法：假定能用已知的无相互作用粒子的动能泛函替代研究需要的动能泛函，但必要条件是这两个体系具有同样的密度函数，而且需要将粒子相互作用引起的复杂项纳入交换-关联作用泛函[6]。这就是所说的 Kohn-Sham（沈吕九）方程，它使得由 Hohenberg-Kohn定理导出的单电子方程更严格。 (责任编辑：qin) |