過渡金屬氮化物具有高硬度、獨特的電子和化學(xué)性質(zhì)以及良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性等。特別是近幾年來,鎢氮化物因為其良好的物理性能在理論和實驗上都受到了廣泛的關(guān)注,而且大量的理論和實驗研究主要集中在具有整數(shù)化學(xué)計量比的氮化物上。本文采用粒子群優(yōu)化的算法和第一性原理的計算方法研究了鎢氮化物的相穩(wěn)定性及缺陷對其性能的影響。主要研究結(jié)果如下:(1)對于W₂N₃,通過結(jié)構(gòu)預(yù)測和相穩(wěn)定性的分析,預(yù)測出了W₂N₃的常壓相W₂N_3mC30₈CM和高壓相W₂N_3oP20₆2PNMA。通過理論計算得到,實驗合成的h-W₂N₃在力學(xué)和動力學(xué)上是穩(wěn)定的,與實驗的結(jié)論一致。實驗合成的r-W₂N₃在力學(xué)和動力學(xué)上不穩(wěn)定,3a格位的W空位降低了晶體中層與層之間的相互做作用,從而導(dǎo)致...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 材料設(shè)計的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
        1.1.1 輕元素化合物及過渡金屬化合物的研究現(xiàn)狀
        1.1.2 晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測的應(yīng)用和發(fā)展趨勢
    1.2 材料的穩(wěn)定性
        1.2.1 材料的彈性性質(zhì)和力學(xué)穩(wěn)定性
        1.2.2 材料的動力學(xué)穩(wěn)定性
        1.2.3 硬度與彈性性質(zhì)的半經(jīng)驗公式
    1.3 理論結(jié)構(gòu)預(yù)測的意義
    1.4 本文的研究意義和主要內(nèi)容
第二章 理論基礎(chǔ)
    2.1 第一性原理介紹
        2.1.1 非相對論近似
        2.1.2 Born-Oppenheimer絕熱近似
        2.1.3 Hartree-Fock單電子近似
    2.2 密度泛函理論(Density Function Theory,DFT)
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
        2.2.4 交換相關(guān)泛函
    2.3 晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測方法簡介
        2.3.1 粒子群優(yōu)化算法
        2.3.2 CALYPSO結(jié)構(gòu)預(yù)測方法
    2.4 軟件介紹
        2.4.1 CALYPSO軟件
        2.4.2 Materials Studio軟件中的CASTEP模塊
第三章 搜索鎢氮化物最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)
    3.1 研究背景
    3.2 計算方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 W₂N₃的晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測及物理性質(zhì)分析
        3.3.2 WN的晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測及物理性質(zhì)分析
        3.3.3 WN₂的晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測及物理性質(zhì)分析
        3.3.4 WN₃的晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測及物理性質(zhì)分析
        3.3.5 鎢氮化物的相穩(wěn)定性分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 O雜質(zhì)對鎢氮化物物理性能的影響
    4.1 研究背景
    4.2 計算方法
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 O雜質(zhì)對W₂N₃物理性能的影響
        4.3.2 O雜質(zhì)對WN物理性能的影響
        4.3.3 O雜質(zhì)對WN₂物理性能的影響
        4.3.4 O雜質(zhì)對WN₃物理性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果



本文編號：3765154