论文部分内容阅读
本论文的研究内容包含两部分,第一部分是研究硅化镁和锗化镁在高压下的金属化相变。首先测量了硅化镁半导体在连续加载压力下的电阻变化情况,实验发现硅化镁在压力约为8.6GPa时电阻出现不连续的变化。根据理论计算预测的在6-8GPa硅化镁将发生金属化相变,我们推测硅化镁电阻不连续变化可能是金属化相变引起的。为了进一步验证这一推测,我们对硅化镁进行了高压原位拉曼光谱测量、高压下电阻随温度的变化曲线测量。硅化镁的高压拉曼实验发现,在压力高于9.7GPa时拉曼峰消失,当压力卸载后拉曼峰又重新出现,预示着在9.7GPa时硅化镁发生了金属化相变,而且这种相变是可逆的。硅化镁高压下的变温实验实验发现,当压力低于1OGPa时随着温度的升高电阻是降低的,符合半导体的性质;当压力大于13GPa时随着温度的升高电阻是增加的,符合金属行为。综上,推测硅化镁在9.7GPa左右发生了金属化相变。其次,利用两面顶液压机结合长条形平面对顶压砧装置测量了锗化镁在高压下的电阻变化情况,发现锗化镁在压力约为8.7GPa时电阻出现不连续的变化。高压原位拉曼光谱测量发现在压力高于9.8GPa时拉曼振动峰消失,当压力卸载后拉曼峰又重新出现。由于金属相的自由电子浓度高会阻碍了激发光进入样品,进而引起拉曼振动峰消失,因此我们推测锗化镁在9.8GPa发生了金属化相变。采用第一性原理计算对锗化镁在高压下的能带结构和结构相变进行了研究,发现半导体相反萤石结构锗化镁在7.5GPa发生带隙闭合引起的金属化转变,在11.OGPa时相变为反氯铅矿结构。结合理论计算与相关实验报道,我们推测高压下能隙闭合是锗化镁电阻不连续变化的原因,9.8GPa以上锗化镁有可能转变为反氯铅矿结构。本论文的第二部分是采用大幅度增压结合中值定理的方法研究高压下铝和氯化钠Grtneisen参数随温度的变化。设计了内加热的样品组装方式,研究了铝在297-494 K、氯化钠在312-608 K范围内温度对Grüneisen参数的影响。实验结果表明铝和氯化钠分别在2.17GPa、1.46GPa的中点压力下和实验温度范围内,AT/AP值随着温度的升高而增加,铝和氯化钠的Grüneisen参数与温度分别表现为较强的负相关性和弱相关性。