论文部分内容阅读
利用超高压实验手段研究物质在极端条件下的结构与物性,不仅可以深入认识它们现有的各种物理现象和规律,揭示常规条件下无法获得的新现象和新规律,同时也能为发展新的理论提供重要的实验基础和知识储备。本论文采用金刚石对顶砧超高压装置(Diamond anvil cell, DAC),利用高压同步辐射X-ray衍射、拉曼散射光谱技术,并结合第一性原理理论计算对A3N2(Mg3N2、Ca3N2和Zn3N2)型和LnB6(CaB6、SrB6、BaB6、SmB6、NdB6和GdB6)型化合物进行了系统地原位常温高压物理性质的研究,得到了以下创新性结果：1.首次给出了Mg3N2在常温高压下的X-ray衍射数据,并确定了Mg3N2在常温高压条件下的相变规律。通过实验确定了Mg3N2的高压相的晶体结构之后,我们还通过拟合Birch-Murnaghan等温物态方程给出了Mg3N2各个相的等温P-V曲线。同时我们还结合第一性原理对Mg3N2在高压下的物理性质进行了系统研究,对其在高压下在光学等方面的潜在应用进行了讨论。2.首次给出了Ca3N2常温高压下的X-ray衍射数据和拉曼光谱,并确定了Ca3N2的高压相变序列为anti-C→anti-B→anti-A。通过Zn3N2的X-ray衍射数据,确定了Zn3N2在所观测到的压力范围内的高压相变序列是anti-C→anti-B。3.首次给出了CaB6在常温高压下的高压拉曼光谱,发现CaB6在常温高压条件下发生了一次压致结构相变。通过不同拉曼振动模式随压力的变化关系计算得到格林爱森常数,并阐述了不同振动模式受压力的影响程度。通过对X-ray衍射数据的分析,确定了CaB6的高压相的晶体结构,我们还通过拟合Birch-Murnaghan等温物态方程给出了CaB6各个相的等温P-V曲线。4.通过实验发现SrB6在～15.8GPa时发生了由立方Pm-3m相到正交Pban相的结构相变,与CaB6相似。而BaB6在31.1 GPa范围内没有发生结构相变。5.首次利用原位同步辐射角散X-ray衍射技术在室温的条件下对SmB6、NdB6和GdB6进行了系统的高压研究。发现SmB6、NdB6和GdB6分别在6.5GPa、8.3GPa和2.5 GPa压力下发生了由立方Pm-3m结构到正交Pban结构的相变,这一高压相变序列与CaB6的相同。