一、两种一硼化物超导体在高压下的电子结构研究（论文文献综述）
葛雨非[1]（2021）在《钼的碳/硼化物的高温高压合成及物性研究》文中提出过渡金属轻元素化合物往往具有较高的硬度以及丰富的性质,是寻找高硬度多功能的材料富矿。超导材料在工业电力系统、磁学系统、医疗设备和军事武器等方面有重要应用。尤其是极端条件需要超导材料具有较高的抗压缩性、耐磨性、抗氧化性、耐腐蚀性、化学稳定性等特质。研制高硬度超导材料,具有十分重要的科学意义、技术背景和广阔的应用前景。过渡金属轻元素化合物中的超导材料主要集中在铌与钼的轻元素化合物中。钼的轻元素化合物具有更优异的力学性质。且相对于金属合金、铜基及铁基等超导材料,其密度更小,成本更低,适于超导材料低成本、轻质化的发展趋势。根据相图,钼的碳/硼化物的相边界模糊难以合成单一相,对电学、力学等性质缺少系统地探究。高温高压条件不仅有利于合成钼的碳/硼化物的单一相,而且可以调制钼的碳/硼化物的成键特性、电子结构等从而优化材料的电学及力学等性质。探索结构与硬度和导电性/超导性的联系会为开发新型硬质超导材料提供一定指导。由此,本论文对潜在的高硬度超导钼的碳/硼化物作为对象进行了系统研究,获得了如下创新性结果:一、通过高温高压方法成功合成了两种极为致密的、便于表征的块状钼碳化物Mo3C2（空间群:P63/mmc）与Fe2N结构的Mo2C（空间群:Pbcn）,确定了它们具有低电阻导电态和超导性,发现其结构中的共价性八面体结构对其远超过传统合金超导体的硬度和导电性的形成有着重要的作用。测得了两种钼碳化物的常温电阻率分别为10-8Ω?m与10-7Ω?m量级,与导线材料金属铜及金属铂相当。低温电学、磁学测试得到两种钼碳化物Mo3C2和Mo2C的超导转变温度分别为8.9 K和7.5 K。Mo3C2的上临界磁场为7.0 T,与广泛使用的Nb Zr合金相当。碳原子填隙在钼金属晶格中,形成空间八面体结构,其中钼原子与碳原子的振动共同促进了电声耦合,有助于超导库伯对的形成。硬度测试获得了Mo3C2和Mo2C的维氏硬度值分别为13.5 GPa和13.4 GPa,远高于广泛使用的硬度约为2.8 GPa的Nb-Zr超导材料。利用X光电子能谱测试和第一性原理计算结果证实:八面体结构由共价性及离子性Mo-C化学键构成形成了增强单元,提升了材料的抗压缩性能,导致了Mo-C化合物的高硬度。以上结果表明,向Mo中加入C形成的钼碳化物对比传统二元金属合金超导体材料有更好的机械性能和更低的密度,满足超导材料在极端条件下的需求,Mo3C2、Mo2C是极具应用潜质的高硬度超导材料。二、首次通过高温高压方法合成出Al2Cu结构的Mo2B（空间群:I4/mcm）,发现其具有超导性,常温电阻率与锰铜合金相当,探究了优异电导性的成因;首次提出硼钉扎结构,指出了该结构有助于力学性能的提升;测得样品硬度高于正交相MoB与六方相的MoB2,提出硼浓度导致的结构与硬度的新型关系。实验测得了其常温电阻率为10-7Ω?m量级,其导电性来源于被钉扎的Mo层提供了高的电子态密度。通过电、磁学表征了其超导特性,测得其超导转变温度为6.0 K,高于许多已知钼硼化合物。硬度测试得到其硬度值为16.5 GPa。电子结构与化学键特性说明:沿c轴方向的强共价性B-B键对Mo与B原子层具有钉扎作用,阻止层间滑移,从而提升硬度。本研究表明:低硼相的Mo2B对比其他高硼相钼硼化合物有更优异的导电性和更高的超导转变温度以及较高的硬度,证明Mo2B是一种极具潜力的硬质多功能材料;在含硼化合物中可以诱导硼形成钉扎结构以提升材料硬度和其他性能。三、首次通过高温高压方式合成了均匀致密单一相的Mo2BC（空间群:Cmcm）,表征发现了超导特性,其常态电阻导电性与镍铬合金量相当;首次提出了硼链耦合八面体结构,解释了二维硼锯齿链增强方向共价性,八面体结合二维硼锯齿链有助于减少抗压缩性各向异性差异而提升硬度;提出了构建共价性三维空间结构,避免二维易滑移结构利于材料的力学性质。测得了超导零电阻特性及迈斯纳效应,其超导转变温度为7.0 K,磁滞现象表明其是第二类超导体。常温的电阻率量级为10-6Ω?m。硼锯齿链具有极强的电子局域导致了在xy轴上的抗压缩强度,Mo-C八面体单元弥补了另一维度的抗压缩强度,提升了其力学性质。硬度测试得到了其维氏硬度为18.2 GPa,高于仅存在二维硼链的β-MoB,说明了二维硼链耦合八面体形成三维结构对硬度更为有利。此研究表明:Mo2BC是一种兼具超导、导电性能的高硬度材料;材料设计和合成过程中可以通过构造具有二维硼链的三维结构提高材料的机械性能。对本文4种化合物性质规律对比,发现通过“纽带”轻元素提供适当的电子局域可使材料同时满足良好导电性、超导性与高硬度。以晶体结构为变量研究了本文4种化合物硬度差异并总结了规律,结合化学键及电子结构的研究发现,在过渡金属轻元素化合物中选择适当的轻元素如硼元素,通过轻元素浓度的调节形成轻元素骨架增强电子局域与强共价作用,并且调节晶体结构形成三维空间构型,避免或者弥补二维易滑移结构导致弱的力学性质提升超导材料的硬度。研究了导电性质及超导温度的联系,发现了3种二元钼的碳/硼化物的超导转变温度与导电性能正相关。优异的导电性来源于钼元素主导费米面处高的价电子密度。本论文工作有助于提升对高硬度导体/超导材料的认识,以及开发新型多功能硬质材料。
王慧[2]（2021）在《二维氢化硼化物超导电性的理论研究》文中提出二维系统中的超导电性因其在二维极限处的量子效应的相互作用而受到广泛关注,这对于实现下一代量子信息技术至关重要。随着纳米技术的飞速发展,人们制备了各种各样的二维材料,其中很多二维体系具有超导电性,例如单层B2C,金属修饰/插层的石墨烯,多种二维硼化物。金属氢和富氢化合物的超导电性一直都是研究热点。由于氢元素独一无二的物理和化学性质,它在富氢材料的超导电性中发挥着重要作用。在本文中,我们将氢原子引入二维单层硼化物系统（XB2,X=Ti,Zr,Hf,Sc和Y）中,构造了二维单层氢化硼化物（XB2H,X=Ti,Zr,Hf,Sc和Y）。我们采用基于密度泛函微扰理论的第一性原理计算的方法,系统的研究了二维单层氢化硼化物的原子结构特点、电子结构特点、动力学稳定性。采用BCS超导理论框架下的Migdal-Eliashberg方程,探讨了这些体系的超导电性,并深入研究了在外加双轴应变下对超导电性的影响。计算得出在二维单层氢化硼化物（XB2H,X=Ti,Zr,Hf,Sc和Y）体系中,二维单层氢化硼化物（XB2H,X=Ti,Zr,Hf和Sc）是一种热力学稳定的声子介导的超导体,而二维单层氢化YB2H不是热力学稳定的。使用有效库仑赝势常数μ*=0.01,得出Tc最高的是单层Zr B2H,因为有较大的电子声子耦合,有利于超导温度,温度可以达到19 K;单层Hf B2H的超导温度是11.87 K;单层Ti B2H的电子声子耦合强度为0.55,得出Tc为7.56 K;单层Sc B2H的Tc最小为2.49 K。此外,双轴应变会调节Tc,在拉伸后结构稳定的情况下,单层Ti B2H的Tc在5%拉伸应变处可以达到16 K;单层Zr B2H在4%的拉伸应变下Tc可以达到23.93K;单层Hf B2H在5%的拉伸应力下Tc可以达到19.27 K;单层Sc B2H的Tc随着压缩应变的不断增强而增强,Tc由原来的2.49 K增加到了4.1 K。λ随应力的变化而变化,最终调控了Tc。Tc与λ相关性很好,表明在二维单层氢化硼化物（XB2H,X=Ti,Zr,Hf和Sc）中存在声子介导的超导电性。本研究扩展了我们对二维材料中超导电性及其潜在应用的理解。
李鹤飞[3]（2021）在《氢化物和硼化物超导体的理论设计与物性研究》文中研究表明超导体在多个领域具有潜在的应用前景和显着的学术价值,相关研究一直是凝聚态物理领域的焦点研究课题之一。近期,研究发现H3S的超导转变温度可达203 K,而LaH10的超导转变温度更高达250-260 K,这些高温超导体的重要发现为常规超导体的设计提供了重要契机,引领了氢化物的超导研究,发表了大量的理论和实验的学术工作。根据传统超导微观理论可知,材料的超导转变温度与其德拜温度可成正比,而德拜温度与物质质量成反比,所以通过对氢等一些轻质元素进行研究有望获得较高的超导转变温度。与其它典型碱金属元素不同,氢元素在常压下形成分子相,氢分子晶体是绝缘体。尽管如此,利用高压等外界条件进行研究,通过缩短氢原子间距,形成的高致密金属相结构,是高温超导体的有力候选结构。然而,金属氢的实验制备极具挑战,因此富氢化合物的研究吸引了大量科学工作者的广泛关注,这是因为在富氢化合物中氢元素处于“预压缩”状态,这使得体系的金属化压力被显着降低。不仅如此,该类化合物所形成的高密度相具有强的声子振动频率和大量电荷占据费米能级,显着增强了电子和声子的耦合,这是形成常规超导体的必要因素。因此,极有可能在富氢化合物或者轻质元素化合物中寻找到转变温度较高的超导材料。本文选取Ta-H、Th-H以及B-O等三种典型的轻元素化合物体系,使用了课题组自主研发的CALYPSO晶体结构方法和软件,结合基于密度泛函理论的第一性原理计算,进行了一系列的示范性研究,获得了如下创新性研究成果:首先,在100-400GPa对Ta–H体系的高压晶体结构进行了系统探索。在100GPa下发现了新型金属性单斜TaH5化合物,且在更高的压力下,发现了稳定的更富氢的TaH10,TaH14和TaH16等化合物。这些金属性富氢化合物的发现预示了Ta-H体系可能在高压下具有高的超导转变温度。据此,我们利用基于密度泛函微扰理论的电-声相互作用计算方法在100 GPa研究了TaH5的超导电性,结果表明TaH5的超导转变温度下为23 K。进一步又在300–400 GPa下对TaH10,TaH14和TaH16开展电-声相互作用计算,发现C2/m-TaH10的超导转变温度为91K,而C2/m-TaH14的超导转变温度为70 K,I4/mmm-TaH16的超导转变温度更是在400GPa时达到了195 K,接近了H3S的超导转变温度。这些结果表明,在极端压力下,具有较高超导转变温度的TaH16可在Ta-H体系中存在稳定,为高温超导材料的设计提供了理论知识储备。其次,我们研究了Th-H体系的高压结构与超导电性。早在20世纪70年代,实验科学家就对二元金属氢化物的超导电性展开了研究,发现在常压下含氢量最为丰富的Th4H15是超导体,其超导转变温度为9 K。因此,能否在Th-H体系中寻找到其它具有更高超导转变温度的超导体是一个值得探索的科学问题。我们的结构预测结果表明Th H3和Th2H7在常压下既是热力学稳定且呈现出金属性的。但由于氢元素仍然以分子的形式存在,电-声相互作用计算结果表明它们的超导转变温度分别只为6 K和0.4 K,仅与Th4H15相当。为了探索潜在的Th-H高温超导体,我们在更高的压力下展开了结构搜索,发现了一个可以在高压下稳定存在的富氢化合物Th H18。该化合物具有奇特的H36笼结构,其H–H键长在0.98–1.2（?）之间,接近氢原子相的1.0（?）,表明Th H18可能具有高超导转变温度。电-声相互作用计算从理论上证实了Th H18为潜在的高温超导体,其超导温度可达221 K。我们也提出了可将Th H18作为原型结构,用其它与Th具有相似原子半径和电负性的金属原子进行替换,从而有望获得更多高温超导体备选材料的设计方案。最后,我们设计了二维超导类硼烯材料B2O,并研究了拉伸应变对其电子性质、力学性质和超导电性的影响。二维超导材料在超导微纳器件中具有重要的潜在应用价值,如更小的便携式磁共振成像仪和在高精度的微型磁场探测器上实现单自旋的探测和控制等。目前,二维超导材料因其丰富的物理性质和潜在的应用价值已成为备受关注的前沿领域。硼烯是少有的金属性单原子层厚的二维材料,理论预言其超导温度可达10–20 K。但由于硼烯无法独立存在,需要设计可稳定存在的类硼烯材料以探索其在纳米电子学和超导微纳器件中的应用。基于第一性原理计算,我们设计了一个金属性类硼烯二维材料B2O,并发现此材料可以通过机械剥离法从范德瓦尔斯层状B2O体相材料中制备而成。通常情况下的单层B2O具有良好的力学性质,其杨氏模量可与石墨烯相比拟,更是在x和y方向上要优于单层硼烯材料,在y方向上要优于多层硼烯材料。其泊松比与单层硼烯相当但大于多层硼烯材料。电-声相互作用计算表明单层B2O依然具有超导电性,其超导转变温度为4.62 K,与硼烯类似。考虑x方向的拉伸应变后,单层B2O的泊松比由正变负,增强了其抗断裂能力,改善了其机械性能,可望提升其在复杂应力条件下的适用性。更重要的是,单层B2O的超导电性因为电声耦合的增强也得到了提升,超导转变温度升高至5.89 K。单层B2O的发现为设计基于硼烯的稳定二维超导材料并探索其在纳米电子学和超导微纳器件中的应用提供了参考。
崔湘粤[4]（2021）在《高压下碱金属硼硅化合物的第一性原理研究》文中研究指明近些年,科研人员见证了新型声子媒介超导体(从SH3到La H10再到C-S-H体系)的巨大进步,实现了几乎接近室温的超导转变温度（Tc）,得到业界的广泛关注。在众多超导体中,笼状氢化物因其独特的晶体结构（氢元素构成“主体”笼型结构）和在高压下具有较高的超导转变温度吸引了科研工作者的目光,如:Ca H6,Mg H6,Sc H6,YH6,La H10等。其中,理论上预言:当压力达到约200 GPa时,La H10化合物（空间群:Fm-3m）的Tc值可以达到260 K,随后被实验证实。然而,富氢笼合物仅在高压下可以稳定存在,一旦释放压力后均不能稳定存在,会被分解为其它配比的氢化物以及氢气分子,因此很难应用于常压。相比于笼状氢化物,一些笼状金属硅化物(如:Ba8Si46,（Na,Ba）xSi46,Ba8Al6Si40等)也是超导体。它们在常压下可以合成并稳定存在,但其超导转变温度较低。随着计算机科学和物理化学理论的发展,理论模拟为具有优异物理性能的晶体结构设计的实现提供了良好的途径。综上,本论文选取碱金属元素（Na,K,Rb,Cs）、B和Si为研究对象,通过替代法和晶体结构预测方法从理论上系统地探究高压下碱金属硼硅化合物的晶体结构和物理性质,得到如下创新性结果:1.我们以具有类方钠石结构的Ⅶ型笼子为原型,用B原子取代部分的Si原子形成B-Si“主体”笼子,并掺杂不同的碱金属元素作为“客体”形成AB3Si3（A=Na,K,Rb,Cs）笼合物。通过对其热力学性质分析,发现KB3Si3和Rb B3Si3分别在6.7-36.8 GPa和7.3-34.9 GPa的压力范围内热力学性质稳定;而Na B3Si3和Cs B3Si3在0-100 GPa的压力范围内形成焓均为正值,表明它们的热力学性质不稳定,意味着在实验上通常是不能合成的。为进一步研究它们的动力学稳定性,我们分别在常压和10 GPa计算了上述结构的声子谱,结果表明只有Rb B3Si3和Cs B3Si3在常压和高压下均动力学性质稳定,而NaB3Si3和KB3Si3在整个布里渊区范围内均存在虚频,说明它们的动力学性质不稳定。为了更好的解释不同的碱金属元素与B-Si组成的类方钠石结构化合物的稳定性问题,我们做了DFT-化学压力（CP）分析,得出Rb和Cs原子的尺寸更适合B-Si笼子,而Na和K原子尺寸过小与笼子不匹配,所以只有Rb B3Si3和Cs B3Si3的性质稳定。此外,通过对Rb B3Si3的电-声耦合计算和电子局域函数计算,结果表明它在常压下的Tc值为14 K,这主要来源于B-Si之间振动有利于其电-声耦合,而且它的B-Si之间是强sp3共价键。最后,计算了AB3Si3（A=Na,K,Rb,Cs）化合物的弹性模量及沿不同方向拉伸、剪切强度研究它们在常压下的力学性质并预估硬度,得出维氏硬度值分别为7.5-8.5 GPa,11.6-15.5 GPa,11.8-16.1 GPa和11.2-14.8GPa。本工作为具有笼型结构的碱金属硼硅化物的研究提供了重要的理论支撑。2.应用CALYPSO晶体结构预测方法在0-100 GPa压力范围内对三元的碱金属硼硅化合物Na B3Si3,KB3Si3,RbxB3Si3（x=1,2,3）和Cs B3Si3进行系统地探究。从能量的角度共筛选出14种新结构,并且再现了用替代法研究的类方钠型的笼状结构。形成焓的计算结果表明,以上的新结构均在一定的压力区间范围内热力学性质稳定;继续分析晶格动力学稳定性,结果显示,除Rb2B3Si3化合物的P1结构外所有结构在相应压力点下均动力学性质稳定。能带和态密度的计算结果表明,只有KB3Si3化合物的3种结构（空间群分别为:R-3m、R-3、P212121）和Cs B3Si3化合物中的Cm结构为间接带隙半导体,其它化合物均为金属。
郝玲娟[5]（2021）在《锂硼和锂硼氢新结构及性能研究》文中研究说明自从硼化镁（Mg B2）的超导转变温度（Tc=39 K）被报道以来,碱金属和碱土金属硼化物在超导研究领域取得了丰硕的成果,锂硼和锂硼氢结构中特殊的化学键特征导致一些新颖的物理现象。本文利用多种理论计算方法,研究了锂硼和锂硼氢新结构的特征及电学性质,并采用高温高压技术探索了锂硼化合物的实验合成途径。预测了hP6-,m S12-和o C12-Li2B三种新型结构的超导电性。电子性质计算结果发现,三种Li2B新结构都具有金属性,且hP6-Li2B的能带结构中存在与Mg B2相似的平带特征。电声耦合计算结果表明,三种Li2B结构都具有低温超导电性。焓压曲线计算表明o C12-Li2B可能通过α-LiB和Li形成。研究了两种亚稳态LiB2新相的超导性能:P42/mmc-LiB2和I41/amd-LiB2。Chen经验公式硬度计算表明这两种LiB2新相和已知预测相Cm-和P6/mmm-LiB2都可能是硬质材料。电声耦合计算表明P42/mmc-,I41/amd-和P6/mmm-LiB2结构具有超导电性,其Tc值分别为20.1,12.6和31.4 K。LiB2结构优异的力学和超导性能预示着该材料拥有良好的工业应用和科学研究前景。研究了六方Li3B2和Li2B2H新相的电子性质和超导性能。利用CALYPSO结构搜索软件确定了一种在20 GPa下稳定的六方Li3B2相,并以H原子替代结构中部分Li原子,获得了一种六方Li2B2H新相。H原子层的引入致使Li2B2H结构的超导温度明显提高。这为改善层状碱金属和碱土金属硼化物的超导电性提供了一种新思路。预测了五种LiBH新结构:Imma-LiBH,R-3m-LiBH,P63mc-LiBH,Pmmn-LiBH和C2/m-LiBH。其中Imma-LiBH和R-3m-LiBH为常压稳定相,P63mc-LiBH,Pmmn-LiBH和C2/m-LiBH为高压稳定相。氢吸附能计算结果表明,已知预测结构Pnma-LiBH（001）表面和Imma-LiBH（010）表面在Li顶位,B顶位,H顶位,B–B桥位和Li间隙位发生氢气的物理吸附。Pnma-LiBH结构（001）面在H间隙位发生化学吸附。Imma-LiBH结构（010）面在H间隙位的氢气吸附能为负值,利于氢气的释放,结合其导电特征,可应用于氢燃料电池的电极材料。研究了正交结构LiBH2压力诱导的金属性和超导性转变规律。计算结果表明,o S16-LiBH2结构在150–200 GPa压力范围内由半导体特征转变为良导体,压强增至300 GPa时,该结构出现超导电性。随着压强的增加,横向声子模式B3u在Y点的软化导致其λ和Tc不断增大。超出700 GPa时,B3u声子模式在Y点过度软化造成晶体结构动力学不稳定。研究结果表明压力诱导声子软化可以在一定程度上强化该结构的金属性和超导电性。利用六面顶压机高温高压技术,进行了锂硼化合物的初步合成实验研究。
孙晓宇[6]（2021）在《极端条件下含能材料TATB和CL-20及其共晶的结构演化研究》文中认为温度和压力是调控材料结构和性质的两个重要参量,也是含能材料在起爆和点火前需要经历的必要极端条件。炸药爆炸是一个超快且带有损伤的过程,而一种可供选择的从原子分子尺度理解起爆反应过程的方法就是静态施加在冲击波产生过程中经历的高温和高压,研究其对尚未反应的含能材料的影响,这样可以在更长时间尺度上进行实验观察,使得测量高温高压下含能材料的各种物理化学性质成为可能。本文主要以传统含能材料中钝感炸药的代表TATB晶体和高能炸药的代表CL-20晶体以及新型含能材料中的CL-20/DNB共晶和CL-20/CO2主客体炸药为研究对象,对其在高温、高压极端条件下的结构演化、晶型转变规律、稳定性、化学分解反应、温压相图以及光吸收现象等进行了系统的研究。本文共分为六章,内容如下:第一章,介绍了高压科学技术的发展、金刚石对顶砧实验技术、高压研究的技术手段和应用领域以及高压下含能材料的研究现状。第二章,系统研究了高压对含能材料TATB构象变化和电子结构的影响。利用拉曼、吸收、同步辐射X射线衍射等多种实验手段与第一性原理计算相结合,阐述了 TATB样品压致变色的机制。研究发现在5 GPa压力附近,TATB存在一个构象转变,其中涉及硝基和氨基基团相对苯环平面的旋转,并且伴随着样品颜色从黄色到红色的转变以及吸收边红移的过程。同时,获得了压力至16.5 GPa范围内的三阶Birch-Murnaghan状态方程。另外,我们对TATB的低温稳定性和高温热分解行为进行了探讨。我们同时加入温度和压力两个参量,对其高压下的热分解进行了研究,结果表明压力可以阻碍TATB的分解反应进程,对其分解温度产生很大影响。第三章,系统研究了高温、高压极端条件下高能炸药CL-20不同晶型之间的转换规律、结构演化以及温压相图。研究发现在145～165℃温度范围会发生ε-γ的相转变,同时伴随着6～7%的体积突变;而γ相则是高温下最稳定的相,在温度加载过程中维持结构稳定直至分解。另外,我们对ε-CL-20和γ-CL-20晶体在60 GPa压力范围内的准静水压条件下的结构演化和相变路径进行了系统研究,研究结果表明以ε相为初始相,会经历以下的相变过程:ε→γ’（0.9～4.4 GPa）、γ’→η（6.9～10.6GPa）、η→φ（28 GPa）和φ→ι（50.5 GPa）;而以γ相为初始相,只在1.3 GPa压力附近,观察到γ-ζ的相转变过程,继续加压直到47.4 GPa,ζ相都维持其结构稳定性。同时,我们对实验中新发现的γ’相与γ相高压下的不同的相变路径进行了比较,最后总结出不同晶型CL-20的温压相图。第四章,研究了新型含能材料CL-20/DNB共晶在高温条件下的相变和热分解过程以及在高压条件下结构稳定性和光吸收现象。研究结果表明CL-20/DNB共晶样品在120～130℃温度范围出现吸热现象,对应的是DNB单质的熔化过程,同时观察到CL-20单质β→γ的相转变过程。而在压力加载下,同步辐射X射线衍射结果表明共晶样品在14GPa附近存在明显的结构相变,从而导致了样品颜色的改变和吸收边的显着红移。第五章,采用高压物理方法将小分子气体CO2嵌入高能笼型炸药CL-20晶格内,制备出一种新型的主客体结构的α-CL-20/CO2炸药,并对其结构和形貌进行表征。深入研究了主客体炸药的结构演化规律及高压稳定性,发现其高压下的稳定性远胜于无小分子嵌入的CL-20晶体。第六章,对全文研究内容进行了总结。
许彬杰[7]（2021）在《Mo5GeB2的超导电性和含3d电子金属化合物的铁磁相变临界行为研究》文中提出寻找新型高温超导材料一直是凝聚态物理的重要研究方向之一。目前已知的超导材料可分为两类:一是基于电-声子相互作用的传统超导体。2001年在MgB2中39 K超导电性的发现,以及最近在含氢的H3S,LaH10和C-H-S化合物,高压下室温超导电性的被证实,进一步激发了人们对含H或B等轻元素的化合物的能带结构和超导电性的研究。另一类是非常规高温超导体,主要是铜氧化物和铁砷（硒）化合物,它们具有一系列共同的特征,对具有长程反铁磁序的母体,利用外加压力或化学掺杂（引入载流子）方法抑制其磁有序,在某一临界压力或浓度,系统呈现高温超导电性,意味着其超导配对可能起源于自旋涨落。基于这些研究现状,本论文选取三类化合物:含轻元素B的Mo5GeB2,具有与Fe基超导体相同结构的La0.85Co1.68As2以及含有磁性Cr（3d4）原子的低维Cr2Te3,分别就其超导电性,铁磁相变的临界行为开展了系统的研究,获得如下结果:（1）在成功合成Mo5GeB2单相样品的基础上,通过对其电子能带的计算,电阻率、磁化强度和比热的系统观测,发现Mo5GeB2是一个超导临界温度Tc为5.4 K的第Ⅱ类超导体,其下临界场Hc1（0）和上临界场Hc2（0）分别为207 Oe和5112 Oe,Ginzburg-Landau（GL）参数kGL（0）=4.2,电-声子耦合常数λph=0.57,超导比热跳跃△Cel/γnTc～1.33,证实其为弱耦合单能隙的常规超导体。能带计算的结果表明,其Fermi能级（EF）附近的电子态密度N（EF）与类似结构的Mo5SiB2（Tc=5.8 K）相近,而小于Mo5PB2（Tc～9.2 K）,进一步说明该系统的超导临界温度Tc与N（EF）存在重要关联。值得提出的是,该体系EF附近的电子能带主要起源于Mo的4d轨道,而不是B的2p轨道,这正是该体系未实现MgB2中高温超导电性的原因。（2）在成功生长La0.85Co1.68As2单晶样品的基础上,通过对其结构、磁化强度的系统观测,证实La0.85Co1.68As2为居里温度Tc=99 K的巡游铁磁体。利用标度律理论对其铁磁相变附近的磁化强度数据进行细致分析,发现3D-Heisenberg模型能很好地描述该二级相变的临界行为,进一步说明该体系中的铁磁长程序具有三维特征,且其交换相互作用具有短程特征。（3）采用自助溶法生长了Cr2Te3单晶,通过对其结构、成份分析,以及电阻率、磁化强度的系统观测,证实Cr2Te3为居里温度Tc=172 K的巡游铁磁体。同样利用标度律理论对其铁磁相变附近的磁化强度数据进行分析,发现3D-Ising模型能很好地刻化其临界行为。上述结果加深了对含B化合物的超导电性以及含有Co（3d7）和Cr（3d4）的化合物的磁性的认识,为进一步寻找新型Co基,Cr基超导体提供了有意义的信息。
梁笑微[8]（2020）在《高压下三元氢化物和硼化物超导体的理论设计》文中提出自超导现象发现以来,实现高温甚至室温超导一直是科学家们孜孜以求的目标。BCS传统超导理论的建立为人们设计具有高转变温度的超导体提供了坚实的理论基础。氢化物和硼化物等轻质材料因具有轻的原子量而具有较高的德拜温度,从而成为高温超导体的最佳候选。Ga H3、Ca H6、YH6、H3S和La H10等氢化物先后被预测到具有高的超导转变温度。并且,科学家们在高压下成功合成了H3S和La H10,并观测到它们的超导转变温度分别为203 K和250-260 K,相继刷新了超导转变温度的观测记录,进一步激发了人们在氢化物中探索高温超导体的热情。通过分析发现,在Ga H3、Ca H6、YH6和La H10等金属氢化物中,氢分子通过得到来自金属原子的电子实现了彻底的原子化（离子型氢化物）;而在H3S中,氢通过与硫原子形成共价键也以原子态的形式存在（共价型氢化物）。因此,原子氢构型是氢化物具有高温超导电性的重要特征。本文采用晶体结构预测技术结合第一性原理计算方法设计了几种高压下具有原子氢构型的三元氢化物高温超导体,同时对氢化物的稳定压力进行了优化。此外,我们还探索了其他轻质材料的超导电性,如硼硅化合物。研究结果如下:设计了具有原子氢特征的离子型三元氢化物高温超导体,同时优化了二元氢化物的稳定压力或超导转变温度。（1）首先探索了ⅢB和ⅣB族金属对具有原子氢特征的A15型Ga H3超导体稳定压力和超导电性的影响。结果表明ⅢB和ⅣB族金属中原子半径较小的Sc、Ti、Zr和Hf可以与Ga和H原子在高压下形成稳定的三元氢化物Ga MH6,并保持A15型结构。这四种电负性较小的金属增强了A15型结构的稳定性,使稳定压力由二元氢化物的160 GPa分别下降为116、95、80和85 GPa。然而,其中具有更多d电子的Ti、Zr和Hf的引入降低了H原子在费米能级处态密度的贡献,从而严重地降低了Ga H3的超导转变温度。Ga Sc H6具有与Ga H3类似的电子性质,其中费米能级处的态密度由氢和金属原子共同主导,从而使Ga Sc H6超导转变温度与Ga H3相当。由此可得氢主导费米能级处的电子态密度是氢化物高温超导体的重要条件之一。该研究设计了稳定的三元氢化物超导体,为优化金属氢化物稳定压力提供了参考。（2）Ga Sc H6三元氢化物超导体的预测为设计其它具有原子氢构型的高温超导体提供了基础。基于氢含量更高的二元氢化物Ca H6,探索了Ca XH12（X=Mg、Sc和Y）在高压下的稳定性、晶体结构和超导电性。研究表明Ca Mg H12和Ca Sc H12以Cmmm结构,Ca YH12以立方Fd（?）m结构分别在280、238和170 GPa以上稳定存在。正如我们所期待的,这些预测的结构与扩胞后的Im（?）m Ca H6类似。电声耦合计算表明这三种氢化物都是潜在的高温超导体,超导电性主要来源于氢原子主导的强电声相互作用。其中Ca YH12具有最强的电声耦合,导致其在200 GPa的超导转变温度高达258 K,高于相同压力下Ca H6和YH6的值。我们成功设计了具有原子氢特征的三元氢化物高温超导体,为合成类似Ca H6的氢化物提供了一条可能的路径,同时将促进后续的理论和实验对三元氢化物高温超导体的探索。设计了具有低动力学稳定压力和原子氢特征的B-H共价型三元氢化物高温超导体。通过对La BHx（x=1-10）在高压下的理论研究,发现了六种可以稳定的成分,其中富氢氢化物La BH7和La BH8分别在103-233和161 GPa以上热力学稳定。在稳定的结构中,氢以原子相的形式存在。随着氢含量的增加,每个B与H形成的共价键数量也随之增加,直至在La BH8中所有的H与B原子形成BH8共价单元。La的引入使B容纳了更多的H原子。超导性质研究表明La BH7和La BH8是潜在的高温超导体,与氢原子相关的软模对超导电性有很大的贡献。P（?）m1 La BH7在110 GPa下具有93 K的超导转变温度。Fm（?）m La BH8的动力学稳定压力可以低至55 GPa,并在此压力下超导转变温度高达156 K。该研究为未来理论预测和实验获得兼具低合成压力和高超导转变温度的氢化物超导体提供了理论基础。同时,为近期关于镧基超氢化物的合成实验中可能引入硼元素的推论提供了参考。开展了对其它轻质材料B-Si化合物在高压下的研究,发现压力有助于高硅含量的B-Si化合物的稳定。同时确定了稳定成分在高压下的晶体结构,其中富硼化合物中的硼构型由常压下的B12二十面体变成了褶皱的类石墨烯硼六元环,该结构特征与知名的Mg B2超导体类似。此外,这些富硼的高压相可以在常压下保持动力学稳定。随后的电声耦合计算表明它们都是潜在的超导材料,其中B2Si是一个具有双带隙的各向异性超导体,其超导转变温度可达30 K,远高于文献中报道的其他B-Si材料的超导转变温度。我们的研究揭示了B-Si体系富硼高压相潜在的超导电性,将进一步促进人们探索高压下其他轻质硼化物的结构和物理性质。
凌飞飞[9]（2020）在《新型过渡金属二硼化物的结构预测与实验研究》文中研究指明由于过渡金属二硼化物（TMB2）具有高熔点、高硬度、高化学稳定性、高导热性、低电阻率以及质轻等无与伦比的特性,并且在国民经济和国防事业中发挥着重要作用,因此发掘TMB2材料新的微观结构和性能就成为科学界和产业界共同追求的目标。本论文综合利用了多种理论计算方法,研究了TMB2新结构与相变机制的问题以及这些新结构的电学和力学性质;在实验部分,利用高温高压实验技术,主要研究了ZrB2及La掺杂和高温高压处理后的结构转变行为。研究了TMB2（TM=Zr、Sc、Ti、Nb和Y）的新相结构及形成机制:采用CALYPSO结构搜索软件预测了一种TMB2的tP6新结构。研究结果发现存在一种适合TMB2材料的压致相变新路径,即Al B2型结构到tP6型结构的相转变。相变过程中,高压作用会使类层状Al B2型结构中的原子层出现褶皱,从而导致Al B2型TMB2结构转变为tP6型新结构,该结果将为后续TMB2材料高压相变实验研究提供理论指导。ZrB2新结构的超导性能研究:α-Ti B2和β-Ti B2两种结构类型的ZrB2相在常压下可以亚稳存在;而tP6结构相在超过20 GPa以上高压下才可以亚稳存在,且随环境压强增加持续降低,超过800 GPa后tP6相的能量甚至低于实验已知的Al B2型结构,成为最稳定的ZrB2结构相。超导性能计算表明具有tP6结构的ZrB2相具有超导特性,在20 GPa和600 GPa时的超导转变温度Tc值分别为12.7 K和34.4 K。研究结果表明压力能够增强tP6结构ZrB2相的电声耦合作用从而使其超导转变温度显着提高。ZrB2新结构的成键特性、力学性质、硬度及德拜温度的研究:三种ZrB2新结构的化学键均以共价键为主,包含部分离子键和金属键。新型ZrB2结构相的弹性常数、硬度和德拜温度计算结果表明:α-Ti B2型结构和β-Ti B2型结构属于脆性材料,tP6型结构属于韧性材料,且具有最小的剪切模量和最高的可压缩性。α-Ti B2和β-Ti B2结构相的硬度均为23.8 GPa,而稳定的tP6结构相硬度为17.4 GPa。α-Ti B2型和β-Ti B2型ZrB2结构的德拜温度非常接近,分别为905.1 K和908.6 K,而tP6型ZrB2的德拜温度约为602.6 K。本文研究了ZrB2及La掺杂ZrB2块体材料电阻随压力的变化规律。采用高压下原位测量技术研究了ZrB2在0～30 GPa的压力范围内的变化规律,研究结果表明在22 GPa时,ZrB2的电阻突然增大,表明其产生相变过程,随压力持续增加到30 GPa时,样品的电阻逐渐稳定到一个恒定值;卸压过程中样品的电阻保持不变,表明所产生的相变为不可逆相变。结构分析表明高温高压下La掺杂ZrB2样品中存在未知的新相,新相结构有待于进一步确定。
张敏[10]（2020）在《高压下几种半金属材料的量子相变与性质研究》文中提出突现（emergence）是指多体系统中由于集体相互作用而导致的一系列性质、现象和功能等。随着越来越多突现现象在非强电子关联体系中被发现,量子材料这一更宽泛的概念取代过去的强电子关联,成为凝聚态物理中的前沿范畴,主要包括高温超导、巨磁阻、莫特跃迁和拓扑绝缘体等等。量子材料所表现的奇异突现行为受量子力学效应所决定,通过外界手段操控量子力学效应可以引入量子相变从而赋予材料更多新奇的性质,这对探索新材料、发现奇异现象以及理解材料中的粒子间相互作用具有重要意义。对于近年来受到密切关注的拓扑半金属,其电子与空穴轨道呈线性能量色散关系并同时穿过费米能级,导致导带和价带在费米面附近交叉,在动量空间形成特定的节点结构,如狄拉克点（Dirac node）,外尔点（Weylnode）,节点线（nodal-line）或节点弧（nodal-loop）等,形成一系列具有新奇性质的拓扑半金属。由于能带交叉发生在费米能级附近,可以方便地通过外界压力来改变晶格体积或晶格对称性进而调控能带交叉点和费米面,因此压力已经成为调控半金属性质的有效手段之一。在本论文工作中,我们利用金刚石对顶砧技术,结合高压电输运,高压Raman光谱,高压同步辐射x射线衍射等实验方法,并辅助以第一性原理计算,重点研究了包括拓扑半金属在内的几种半金属材料在高压下的奇异量子相变行为,包括费米液体半金属1 T-TiTe2、拓扑节线半金属ZrSiSe和极大磁阻材料LaSb。本论文主要包括以下几章内容:第一章,主要介绍量子材料的研究现状,尤其介绍了拓扑半金属和超导体等量子材料在高压方面的研究进展与意义。第二章,主要介绍金刚石对顶砧高压技术和本论文工作所涉及的高压实验方法,主要包括电输运、Raman光谱以及x射线衍射等。另外,还简要介绍了此类实验常用的单晶生长方法,包括化学气相输运和熔剂热法。第三章,主要介绍费米液体半金属1 T-TiTe2在高压下的拓扑相变行为。此工作利用化学气相输运的方法制备了 1 T-TiTe2单晶,并进行了室温高压Raman光谱和电阻的测量。通过对Raman位移与电阻率压力系数变化的分析,我们发现在1.7 GPa,3 GPa和8 GPa存在三个不连续奇异点,分别对应了相Ⅰ,相Ⅱ,相Ⅲ和相Ⅳ四个相。利用密度泛函理论（DFT）,我们计算了 1T-TiTe2块体的轨道投影能带结构并分析了其在高压下的演化过程,发现体系的轨道杂化效应随压力增加而增强,而且在某些压力点时发生能带翻转。由于能带翻转通常预示着拓扑相的出现,我们因此利用奇偶性分析方法计算了体系的4个Z2拓扑不变量。结果表明,实验中发现的相Ⅱ和相Ⅲ拓扑不变量分别为（1;001）和（0;001）,分别为强拓扑相和弱拓扑相,而相Ⅳ实则发生了结构相变。由此,1T-TiTe2体系在外界压力作用下由于轨道杂化的增强而经历了拓扑平庸-强拓扑-弱拓扑-结构相变的丰富的相变路径。同时,在实验中我们还发现了受宇称变化影响的Raman光谱信号的变化,本工作的发现为我们提供了一个研究拓扑物理的理想平台。第四章,主要介绍拓扑节线半金属ZrSiSe在高压下经历的丰富的电子拓扑相变与同结构相变特性。利用高压磁阻与电阻测量,Raman光谱,同步辐射x射线衍射和第一性原理,我们系统地研究了 ZrSiSe单晶在高压下的性质变化,并在3.6 GPa,6.8 GPa和11 GPa分别发现两次电子拓扑相变和一次同结构相变。在11 GPa,x射线衍射结果分析发现存在c/a极小值,而计算表明这是由于原子占位改变导致Se-Zr-Se键角出现极大值所致,因此体系发生同结构相变。另一方面,密度泛函理论计算发现压力可以明显地调控动量空间M-Γ路径和高对称点Γ附近的电子和空穴口袋,导致费米面形状发生显着变化并进一步引入电子拓扑相变。ZrSiSe中丰富的相变过程导致Raman信号和电输运性能在相应压力区间出现一系列不连续变化。本工作为研究ZrSiSe中的拓扑性质开辟了一条新途径,而其中的量子震荡、各向异性磁阻效应与高压的关系值得更深入的探索,以此来进一步理解拓扑节线的真正作用。第五章,主要介绍极大磁阻材料LaSb高压超导相的发现。LaSb单晶在10.8 GPa时出现超导转变,其超导临界温度（Tc）在13.7 GPa达到最高值为5.3K,随后呈线性降低直至我们所达到的最大压力值35 GPa,由此得到LaSb穹顶形超导温度-压力相图。结合以往报道的高压x射线衍射和第一性原理计算结果,我们发现这里观察到的超导相变压力点与LaSb正交相（B1相）过渡到四方相（PT相）的结构相变点一致,因此可知LaSb压致超导相实际上就是高压四方相,而原因是由于结构相变过程中费米能级附近电子态密度的急剧增加所致。值得关注的是,在以往的报道中,其同结构化合物LaBi在常压结构B1相时就会发生压致超导相变,这显然与本工作观察到的LaSb高压行为不同。因此,我们认为LaSb同家族材料值得更系统的研究,尤其对于高压新相的探索,这将对我们揭示超导与拓扑的关系具有重要的参考价值。第六章,主要对本论文工作进行总结,并对相关方向进行了前景展望。
二、两种一硼化物超导体在高压下的电子结构研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、两种一硼化物超导体在高压下的电子结构研究（论文提纲范文）
（1）钼的碳/硼化物的高温高压合成及物性研究（论文提纲范文）
| 指导教师对博士论文的评阅意见 |
| 指导小组对博士论文的评阅意见 |
| 答辩决议书 |
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 硬质-超硬材料的发展与研究 |
| 1.2 硬度机理与理论 |
| 1.2.1 硬度实验测量 |
| 1.2.2 硬度理论及模型 |
| 1.2.3 硬度的影响因素 |
| 1.3 多功能硬质材料 |
| 1.4 多功能钼的碳/硼化物体系研究现状 |
| 1.5 选题目的及内容 |
| 第二章 高压装置及压标与温标的设定 |
| 2.1 国产六面顶压机现状简介 |
| 2.2 压机工作原理 |
| 2.3 压机的结构及压力温度的标定 |
| 2.3.1 六面顶压机的压力调控 |
| 2.3.2 六面顶压机的压力标定 |
| 2.3.3 六面顶压机的温度调控及装配设计 |
| 2.3.4 六面顶压机的温度标定 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 硬质超导多功能材料的合成与性质研究 |
| 3.1 .研究现状 |
| 3.2 实验合成与表征 |
| 3.2.1 Mo_3C_2样品制备与合成 |
| 3.2.2 Mo_3C_2的X射线衍射及结构分析 |
| 3.2.3 Mo_3C_2的电子显微镜的形貌表征 |
| 3.2.4 Mo_3C_2的电学与磁学性质表征 |
| 3.2.5 Mo_3C_2的硬度表征 |
| 3.2.6 Mo_3C_2成键特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 Mo_2C中八面体形成机制与性质研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Mo_2C样品制备与计算细节 |
| 4.3 结果及讨论 |
| 4.3.1 Mo_2C的 X射线衍射与结构分析 |
| 4.3.2 Mo_2C的扫描电镜与透射电镜分析 |
| 4.3.3 Mo_2C电子结构与成键分析 |
| 4.3.4 Mo_2C硬度测量与分析 |
| 4.3.5 Mo_2C的电学与磁学测试与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Mo_2B中硼钉扎机制与性质研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Mo_2B样品制备与计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Mo_2B的 X射线衍射与结构分析 |
| 5.3.2 Mo_2B的扫描电镜与透射电镜分析 |
| 5.3.3 Mo_2B的电学与磁学测量与分析 |
| 5.3.4 Mo_2B电子结构与成键分析 |
| 5.3.5 Mo_2B硬度测量与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 Mo_2BC中硼链结合八面体机制与性质研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 Mo_2BC样品制备与计算细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 Mo_2BC的 X射线衍射与结构分析 |
| 6.3.2 Mo_2BC的扫描电镜与透射电镜分析 |
| 6.3.3 Mo_2BC电子结构与成键分析 |
| 6.3.4 Mo_2BC硬度测量与分析 |
| 6.3.5 Mo_2BC的电学与磁学测量与分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学术成果 |
| 致谢 |
（2）二维氢化硼化物超导电性的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导材料发展史 |
| 1.2 低维超导材料及其研究现状 |
| 1.3 氢化对二维材料结构和超导电性的影响 |
| 1.4 本文的主要内容及结构安排 |
| 第二章 研究方法 |
| 2.1 密度泛函理论(DFT) |
| 2.3 BCS超导理论 |
| 2.4 Mc Millan方程 |
| 第三章 二维单层氢化硼化物(XB_2H,X= Ti,Zr和 Hf)的超导电性 |
| 3.1 研究目的 |
| 3.2 计算参数 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 晶体结构分析 |
| 3.3.2 电子结构分析 |
| 3.3.3 电声耦合分析 |
| 3.3.4 μ~*对超导电性的影响 |
| 3.3.5 应变对超导电性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 二维单层氢化硼化物(XB_2H,X= Sc,Y)的超导电性 |
| 4.1 研究目的 |
| 4.2 计算参数 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 晶体结构分析 |
| 4.3.2 电子结构分析 |
| 4.3.3 电声耦合分析 |
| 4.3.4 μ~*对超导电性的影响 |
| 4.3.5 应变对超导电性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文目录 |
（3）氢化物和硼化物超导体的理论设计与物性研究（论文提纲范文）
| 论文提要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导材料的研究现状 |
| 1.2 高压对超导研究的重要性 |
| 1.3 本文选题的目的及意义 |
| 第二章 理论依据 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 绝热近似 |
| 2.1.2 哈特利-福克(Hartree-Fock)近似 |
| 2.1.3 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.4 Kohn-Sham方程 |
| 2.1.5 交换关联函数 |
| 2.1.6 赝势平面波计算方法 |
| 2.2 原子核的运动问题 |
| 2.2.1 准简谐近似 |
| 2.2.2 线性响应理论 |
| 2.2.3 密度泛函微扰理论 |
| 2.3 电声耦合和超导态 |
| 2.3.1 电声相互作用 |
| 2.3.2 Bardeen-Cooper-Schrieffer理论 |
| 2.3.3 McMillan方程 |
| 2.4 晶体结构预测 |
| 2.4.1 粒子群优化算法 |
| 2.4.2 CALYPSO结构预测方法 |
| 第三章 金属富氢化合物高压结构和物性的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 Ta-H体系的高压结构和物性的研究 |
| 3.3.1 结果与讨论 |
| 3.3.2 小结 |
| 3.4 Th-H化合物高压超导电性的研究 |
| 3.4.1 结果与讨论 |
| 3.4.2 小结 |
| 3.5 对比与总结 |
| 第四章 单层B2O的超导电性与力学性质 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 单层B2O的剥离能与稳定性 |
| 4.3.2 单层B2O的力学性质 |
| 4.3.3 单层B2O的超导电性 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读研究生期间公开发表的学术论文 |
| 致谢 |
（4）高压下碱金属硼硅化合物的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 碱金属硼硅化物的研究现状 |
| 1.3 本论文的研究目的及意义 |
| 第2章 基本理论与计算方法 |
| 2.1 第一性原理计算 |
| 2.2 密度泛函理论简介 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.3 关联交换泛函简介 |
| 2.4 CALYPSO晶体结构预测方法 |
| 第3章 类方钠石结构的碱金属硼硅化物的物性研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 AB_3Si_3化合物的结构及其稳定性 |
| 3.3.2 AB_3Si_3化合物的稳定性分析 |
| 3.3.3 RbB_3Si_3化合物的电子性质及超导电性 |
| 3.3.4 AB_3Si_3化合物的力学性质 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 碱金属硼硅化合物的晶体结构设计 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 NaB_3Si_3化合物的结构与物性研究 |
| 4.3.2 KB_3Si_3化合物的结构与物性研究 |
| 4.3.3 Rb-B-Si体系的结构与物性研究 |
| 4.3.4 CsB_3Si_3化合物的结构与物性研究 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（5）锂硼和锂硼氢新结构及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 锂硼化合物的研究现状 |
| 1.2.1 晶体结构探索 |
| 1.2.2 超导预测进展 |
| 1.2.3 应用研究进展 |
| 1.3 锂硼氢化合物的研究现状 |
| 1.3.1 晶体结构探索 |
| 1.3.2 超导预测进展 |
| 1.4 第一性原理简介 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 Li_2B结构预测及超导性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 晶体结构 |
| 2.3.2 稳定性研究 |
| 2.3.3 电子性质 |
| 2.3.4 超导性质 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Li B_2结构预测及超导性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 晶体结构 |
| 3.3.2 稳定性研究 |
| 3.3.3 力学性质 |
| 3.3.4 电子性质 |
| 3.3.5 超导性质 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 六方Li_3B_2和Li_2B_2H高压超导理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 晶体结构 |
| 4.3.2 稳定性研究 |
| 4.3.3 成键特征 |
| 4.3.4 电子性质 |
| 4.3.5 超导性质 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 LiBH结构预测及氢吸附理论研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 晶体结构 |
| 5.3.2 稳定性研究 |
| 5.3.3 电子性质 |
| 5.3.4 分解能 |
| 5.3.5 氢吸附性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 正交LiBH_2压力诱导的金属性和超导性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 晶体结构 |
| 6.3.2 机械和动力学稳定性 |
| 6.3.3 能量稳定性 |
| 6.3.4 电子性质 |
| 6.3.5 超导性质 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 实验探索Li B化合物合成 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验研究方法 |
| 7.2.1 样品制备方法 |
| 7.2.2 高温高压实验方法 |
| 7.3 实验结果与分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（6）极端条件下含能材料TATB和CL-20及其共晶的结构演化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高压科学技术简介 |
| 1.2 金刚石对顶砧技术 |
| 1.2.1 金刚石对顶砧(DAC)装置 |
| 1.2.2 密封垫技术 |
| 1.2.3 传压介质 |
| 1.2.4 红宝石荧光压力标定 |
| 1.2.5 高温高压实验技术 |
| 1.3 高压研究的技术手段 |
| 1.3.1 高压同步辐射X射线衍射 |
| 1.3.2 高压拉曼光谱 |
| 1.3.3 高压红外光谱 |
| 1.3.4 高压吸收光谱 |
| 1.4 高压科学的应用领域 |
| 1.4.1 高压金属氢 |
| 1.4.2 高压超导 |
| 1.4.3 高压超硬材料 |
| 1.5 含能材料简介 |
| 1.6 极端条件下含能材料研究现状 |
| 1.7 本论文的研究目的及研究意义 |
| 第二章 压力诱导TATB构象转变和电子结构变化研究 |
| 2.1 背景介绍 |
| 2.1.1 TATB的研究背景 |
| 2.1.2 极端条件下TATB的研究现状 |
| 2.2 实验和计算细节 |
| 2.2.1 实验部分 |
| 2.2.2 计算部分 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 TATB晶体常规测试和表征 |
| 2.3.2 TATB晶体高压下的构象转变和电子结构变化 |
| 2.3.3 TATB晶体常压下热稳定性和高压下的热分解研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高温高压下CL-20的晶型转变规律研究 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.1.1 CL-20的研究背景 |
| 3.1.2 极端条件下CL-20的研究现状 |
| 3.2 实验和计算细节 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 计算部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同晶型CL-20常规测试和表征 |
| 3.3.2 不同晶型CL-20高温相变及热分解研究 |
| 3.3.3 不同晶型CL-20高压相变研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CL-20/DNB共晶炸药高温高压相变研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.1.1 CL-20/DNB共晶炸药的研究背景 |
| 4.1.2 高温高压下CL-20/DNB共晶炸药的研究现状 |
| 4.2 实验细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CL-20/DNB共晶常规测试和表征 |
| 4.3.2 CL-20/DNB共晶高温相变及热分解研究 |
| 4.3.3 CL-20/DNB共晶高压光吸收及相变研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于CL-20主客体炸药的研究 |
| 5.1 背景介绍 |
| 5.1.1 主客体炸药研究背景 |
| 5.1.2 基于CL-20主客体炸药的研究现状 |
| 5.2 实验和装置细节 |
| 5.2.1 装置部分 |
| 5.2.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CL-20/CO_2主客体炸药的高压合成 |
| 5.3.2 CL-20/CO_2主客体炸药的高压结构演化及稳定性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）Mo5GeB2的超导电性和含3d电子金属化合物的铁磁相变临界行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超导体的基本物性 |
| 1.2.1 零电阻与Meissner效应 |
| 1.2.2 超导体的热力学性质 |
| 1.2.3 London理论,Pippard理论,Ginzburg-Landau理论 |
| 1.2.4 BCS理论 |
| 1.2.5 超导材料的发展 |
| 1.3 “A_5B_3”型化合物简介 |
| 1.3.1 “Mn_5Si_3”型结构化合物简介 |
| 1.3.2 “W_5Si_3”型结构化合物简介 |
| 1.3.3 “Cr_5B_3”型结构化合物简介 |
| 1.4 几种基本磁性介绍 |
| 1.4.1 抗磁性 |
| 1.4.2 顺磁性 |
| 1.4.3 铁磁性 |
| 1.4.4 反铁磁性 |
| 1.4.5 亚铁磁性 |
| 1.5 相变与临界行为简介 |
| 1.5.1 相变简介 |
| 1.5.2 临界现象及相关临界指数 |
| 2 实验方法 |
| 2.1 样品制备方法 |
| 2.1.1 固相反应法 |
| 2.1.2 助溶剂法 |
| 2.1.3 布里奇曼法 |
| 2.1.4 化学气相输运法 |
| 2.2 物性表征手段 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 能量色散X射线谱分析 |
| 2.2.3 电阻率测量 |
| 2.2.4 磁性测量 |
| 2.2.5 比热测量 |
| 3 Mo_5GeB_2的超导性质研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.4 本章总结 |
| 4 La_(0.85)Co_(1.68)As_2中铁磁相变的三维(3D)临界行为 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 实验方法 |
| 4.1.2 结果和讨论 |
| 4.2 本章总结 |
| 5 准二维的Cr_2Te_3化合物中铁磁相变的临界行为 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 结果和讨论 |
| 5.4 本章总结 |
| 6 总结 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
（8）高压下三元氢化物和硼化物超导体的理论设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 高压科学 |
| 1.3 超导材料的发展历程 |
| 1.3.1 超导体的发现和微观理论的建立 |
| 1.3.2 非传统超导体 |
| 1.3.3 传统超导体 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 两个基本近似 |
| 2.1.1 绝热近似 |
| 2.1.2 单电子近似 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn理论 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 交换关联函数 |
| 2.3 第一性原理计算方法 |
| 2.3.1 变分法 |
| 2.3.2 赝势法 |
| 2.4 晶体结构预测 |
| 2.4.1 粒子群优化算法 |
| 2.4.2 CALYPSO软件 |
| 2.5 传统超导理论 |
| 2.5.1 BCS理论 |
| 2.5.2 Eliashberg方程 |
| 2.5.3 Mc Millan方程 |
| 第3章 高压下Ga MH_6(M=ⅢB和ⅣB族金属)超导体的理论设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算细节 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 三元氢化物的晶体结构和稳定性 |
| 3.3.2 稳定结构的电子性质和超导性质 |
| 3.3.3 A15相氢化物的起始稳定压力与超导转变温度 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高压下Ca XH_(12)(X=Mg、Sc和 Y)高温超导体的理论设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 高压下CaXH_(12)的晶体结构和稳定性 |
| 4.3.2 稳定结构的电子性质计算 |
| 4.3.3 超导性质计算和分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高压下La-B-H高温超导体的理论设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 高压下La-B-H体系的晶体结构和相稳定性 |
| 5.3.2 稳定结构的电子性质计算 |
| 5.3.3 超导性质计算和分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 高压下B-Si体系的超导电性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算细节 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 高压下B-Si体系的相稳定性 |
| 6.3.2 高压下B-Si体系的稳定晶体结构 |
| 6.3.3 稳定结构的电子性质计算 |
| 6.3.4 超导性质计算和分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（9）新型过渡金属二硼化物的结构预测与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的意义 |
| 1.2 过渡金属硼化物的晶体结构、电学性能和相稳定性的研究 |
| 1.2.1 过渡金属硼化物的晶体结构和电学性能的研究 |
| 1.2.2 过渡金属硼化物高压稳定性研究 |
| 1.3 过渡金属硼化物超导性能研究 |
| 1.3.1 硼镁超导体的研究现状 |
| 1.3.2 锆硼超导性的研究现状 |
| 1.4 过渡金属硼化物的机械性能研究 |
| 1.4.1 超硬过渡金属硼化物的实验合成 |
| 1.4.2 超硬过渡金属硼化物的理论研究 |
| 1.5 本文研究的意义和主要研究 |
| 第2章 过渡金属二硼化物高压相变的理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算方法 |
| 2.2.1 结构搜索 |
| 2.2.2 模拟计算 |
| 2.3 晶体结构 |
| 2.4 热力学稳定性 |
| 2.5 相变机制 |
| 2.5.1 配位数 |
| 2.5.2 相变路径 |
| 2.6 机械稳定性 |
| 2.7 动力学稳定性 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 新型ZrB_2结构的超导性质 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 晶体结构 |
| 3.4 稳定性 |
| 3.5 热力学稳定性分析 |
| 3.6 机械及电学性质分析 |
| 3.7 超导性质分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 ZrB_2新相的力学性质和德拜温度 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算方法 |
| 4.3 晶胞参数可压缩性 |
| 4.4 弹性性质 |
| 4.5 布居分析 |
| 4.6 硬度 |
| 4.7 德拜温度 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 过渡金属二硼化物新相的超导性理论研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 晶体结构 |
| 5.4 电子结构 |
| 5.5 超导性 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 ZrB_2及La掺杂ZrB_2的高温高压研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 高温高压实验与测试方法 |
| 6.3 原料的选取 |
| 6.4 实验结果及分析 |
| 6.4.1 ZrB_2压力与电阻关系 |
| 6.4.2 La掺ZrB_2的高温高压合成 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（10）高压下几种半金属材料的量子相变与性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 拓扑量子材料 |
| 1.1.1 量子霍尔效应 |
| 1.1.2 拓扑绝缘体 |
| 1.1.3 拓扑半金属 |
| 1.1.4 拓扑量子材料高压研究意义与现状 |
| 1.2 超导电性 |
| 1.2.1 超导体的发展 |
| 1.2.2 高压超导研究意义与现状 |
| 1.2.3 拓扑超导 |
| 1.3 论文选题的目的和意义 |
| 第2章 高压技术简介与实验方法 |
| 2.1 金刚石对顶砧技术 |
| 2.2 高压实验方法 |
| 2.2.1 高压电输运 |
| 2.2.2 高压拉曼光谱 |
| 2.2.3 高压x射线衍射 |
| 2.3 单晶制备方法 |
| 2.3.1 单晶生长与研究 |
| 2.3.2 化学气相输运 |
| 2.3.3 熔剂热法 |
| 第3章 1T-TiTe_2高压拓扑相变 |
| 3.1 研究背景介绍 |
| 3.2 1T-TiTe2单晶制备与表征 |
| 3.3 高压实验结果 |
| 3.3.1 1T-TiTe_2高压Raman光谱 |
| 3.3.2 1T-TiTe_2高压电阻 |
| 3.4 电子能带结构与Z2拓扑不变量 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 节线半金属ZrSiSe高压电子拓扑相变与同结构相变 |
| 4.1 研究背景介绍 |
| 4.2 ZrSiSe单晶制备与表征 |
| 4.3 高压实验结果 |
| 4.3.1 ZrSiSe高压电输运 |
| 4.3.2 ZrSiSe高压Raman光谱 |
| 4.3.3 ZrSiSe高压x射线衍射 |
| 4.4 电子能带结构与费米面 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高压诱导LaSb结构相变与超导 |
| 5.1 研究背景介绍 |
| 5.2 LaSb单晶制备与表征 |
| 5.3 LaSb高压超导 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、两种一硼化物超导体在高压下的电子结构研究（论文参考文献）
- [1]钼的碳/硼化物的高温高压合成及物性研究[D]. 葛雨非. 吉林大学, 2021
- [2]二维氢化硼化物超导电性的理论研究[D]. 王慧. 烟台大学, 2021(09)
- [3]氢化物和硼化物超导体的理论设计与物性研究[D]. 李鹤飞. 吉林大学, 2021(01)
- [4]高压下碱金属硼硅化合物的第一性原理研究[D]. 崔湘粤. 北华大学, 2021(12)
- [5]锂硼和锂硼氢新结构及性能研究[D]. 郝玲娟. 燕山大学, 2021
- [6]极端条件下含能材料TATB和CL-20及其共晶的结构演化研究[D]. 孙晓宇. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]Mo5GeB2的超导电性和含3d电子金属化合物的铁磁相变临界行为研究[D]. 许彬杰. 浙江大学, 2021(01)
- [8]高压下三元氢化物和硼化物超导体的理论设计[D]. 梁笑微. 燕山大学, 2020(07)
- [9]新型过渡金属二硼化物的结构预测与实验研究[D]. 凌飞飞. 燕山大学, 2020(01)
- [10]高压下几种半金属材料的量子相变与性质研究[D]. 张敏. 中国科学技术大学, 2020(01)