【摘 要】
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三元过渡金属氮化物ANiN(A=Li,Na,Mg,Ca)是潜在的可充放电池的电极材料.物理性质,比如热稳定性、电子能隙以及弹性稳定性等,对于这些材料的电池应用都是非常重要的.本文使用第一原理方法,对比研究了 ANiN这些材料的结构、动力学、弹性和电子结构性质.对状态方程和声子谱的计算被用来确定体系的稳定结构.对最稳定结构的弹性常数的计算表明,这些稳定结构都满足Born-Huang的稳定性判据,意味着它们的弹性稳定性.对体系电子结构的计算表明,LiNiN和CaNiN是半金属(half-metals),MgN
【机 构】
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厦门大学物理科学与技术学院,福建厦门361005;厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室,福建厦门361005;厦门大学物理科学与技术学院,福建厦门361005;厦门大学福建省理论和计算化学重点实验室
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三元过渡金属氮化物ANiN(A=Li,Na,Mg,Ca)是潜在的可充放电池的电极材料.物理性质,比如热稳定性、电子能隙以及弹性稳定性等,对于这些材料的电池应用都是非常重要的.本文使用第一原理方法,对比研究了 ANiN这些材料的结构、动力学、弹性和电子结构性质.对状态方程和声子谱的计算被用来确定体系的稳定结构.对最稳定结构的弹性常数的计算表明,这些稳定结构都满足Born-Huang的稳定性判据,意味着它们的弹性稳定性.对体系电子结构的计算表明,LiNiN和CaNiN是半金属(half-metals),MgNiN是磁性材料,而NaNiN是通常的金属.这些材料的磁学性质都通过Stoner理论进行了解释.最后,电荷密度的计算被用来很好地说明了这些材料中的Ni-N成键的特征,表明成键特点主要是离子性的,但明显地混合了共价性.“,”Ternary transition metal nitrides ANiN(A=Li,Na,Mg,Ca)are potential electrode materials for rechargeable batter-ies.The physical properties,such as the thermodynamic stability,the electronic band gap as well as the elastic stability,are impor-tant for their battery applications.Here,comparative studies are performed for the structural,dynamic,elastic and electronic proper-ties of ANiN by the first-principles method.The calculations on the cohesive energy versus unit-cell volume and phonon spectra are employed to determine the most stable structures of ANiN.The calculated elastic constants of the most stable structures indicate that the Born-Huang criterion for the elastic stability can all be satisfied,showing the elastic stability of the materials.The electronic structures calculations suggest that LiNiN and CaNiN are half-metals,MgNiN is magnetic metal,while NaNiN is a common metal.The magnetization of the materials is understood by the Stoner theory.Furthermore,the charge density plots have been used to illus-trate the bonding between Ni and N atoms,which is mainly ionic mixed with covalent.
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