【摘 要】
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高压可以改变物质内的原子间距,使电荷重新分布,改变晶体结构形成高压新相,某些物理、化学性质等也会随之发生改变,为研究材料结构和性质提供了新的有效途径。碳族元素因其具有性能优异的多种同素异形体,而成为目前研究的热点之一。本文以碳族元素Ge和Sn为研究对象,探究了两种元素在高压下的晶体结构及性质。首先通过CALYPSO（Crystal structure Ana LYsis by Particle S
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高压可以改变物质内的原子间距,使电荷重新分布,改变晶体结构形成高压新相,某些物理、化学性质等也会随之发生改变,为研究材料结构和性质提供了新的有效途径。碳族元素因其具有性能优异的多种同素异形体,而成为目前研究的热点之一。本文以碳族元素Ge和Sn为研究对象,探究了两种元素在高压下的晶体结构及性质。首先通过CALYPSO（Crystal structure Ana LYsis by Particle Swarm Optimization）晶体结构预测软件包,预测Ge和Sn的的基态或亚稳态结构;其次通过VASP软件,优化预测得到的新结构并进行性质计算。对于Ge,在75 GPa附近我们预测发现了两个新的高压亚稳相（Fmmm（I）和Cmcm）,在130 GPa附近预测发现了两个新的高压亚稳相（Fmmm（II）和Fmm2）。这四个新高压相都是金属相。结合晶体结构图和声子色散曲线,我们猜测预测相Cmcm和Fmmm（II）可能是非公度的调制结构。对Sn,首次发现了Sn的一个新结构—P21/m,P21/m结构的能量接近于I4/mmm结构。根据能带以及态密度的计算结果,可知该结构为金属相。ELF图显示出P21/m结构的相邻原子之间存在着较弱的杂化作用。弹性常数和声子色散曲线的结果指出P21/m结构是力学和动力学稳定的。本文的研究,对探索Ge和Sn其它结构及性质以及其它碳族元素（如C和Si）在高压条件下的其它亚稳结构具有重要的指导意义。
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