XTiO3和XZrO3(X=Ca,Sr和Ba)热力学性质的理论研究

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本文运用基于密度泛函的第一原理方法结合准谐德拜模型对具有钙钛矿结构的XTiO3和XZrO3(X=Ca、Sr和Ba)材料的弹性常数和热物理性能进行了计算,得到了XTiO3和XZrO3材料的晶格常数、弹性性能、电子结构特性和热物理性能,并对电子结构特性进行了分析。计算结果表明:计算所得的晶格常数和实验值符合,计算了钙钛矿结构的XTiO3和XZO3(X=Ca、Sr和Ba)的单晶弹性常数,并利用Voigt-Reuss-Hill方法获得了多晶的体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比以及弹性各向异性比。能带结构和电子态密度的计算表明,钙钛矿结构的XTiO3和XZrO3材料均是间隙半导体,并且随着阳离子原子序数的增加,能带带隙值反而减小。   利用准谐德拜模型,计算了XTiO3和XZrO3(X=Ca、Sr、Ba)材料的定容热容、体积模量、热膨胀系数、吉布斯自由能和体积随温度和压强的变化关系。结果表明:对于所有的XTiO3和XZrO3材料,其定容热容、体积模量、热膨胀系数、吉布斯自由能和体积随温度和压强变化的曲线形状都非常相似。定容热容随着温度和压强的变化在0-500 K温度段内变化较大;高温下热膨胀系数随着压强的增加,变化幅度较大。低压下吉布斯自由能、体积模量B和体积随着温度的增加,变化幅度较大。
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