MgB2在不同壓強下的二階和三階彈性常數(shù)的第一性原理研究.pdf

1、早在2001年初，MgB2的超導電性就被發(fā)現(xiàn)，其超高的轉(zhuǎn)變溫度Tc為39K。從此以后，人們對其物理特性的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。查閱后發(fā)現(xiàn),目前的文獻缺乏對MgB2三階彈性常數(shù)的研究,盡管該參數(shù)對了解MgB2超導的行為是非常重要的。三階彈性常數(shù)不僅是用于描述有較大的應力或應變的力學現(xiàn)象,而且用來描述非諧性質(zhì)。彈性性質(zhì)是固體材料的基本物理性質(zhì)，而彈性常數(shù)能很好的反映固體的物理性質(zhì)中的彈性性質(zhì)。本文中，用基于密度泛函理論的第一性原理計算結(jié)合非

2、線性形變理論計算超導體MgB2的彈性常數(shù)來討論其彈性性質(zhì)，并對德拜溫度、格臨愛森參數(shù)和脆塑性等物理特性進行討論，具體內(nèi)容如下：
　?、偻ㄟ^第一性原理計算零壓時MgB2的二階和三階彈性常數(shù)，二階彈性常數(shù)計算結(jié)果與文獻中的理論和實驗的結(jié)果符合，盡管很遺憾沒有找到三階彈性常數(shù)的參考值，由于二階彈性常數(shù)的符合性，也能在一定程度上反映了三階彈性常數(shù)的準確性。在Rao的理論基礎上，此時便可以用彈性常數(shù)的結(jié)果預測出格林艾森參數(shù)值并與他人的實驗值

3、比較吻合。
　　②有效彈性常數(shù)是壓強的函數(shù)。那么基于二階和三階彈性常數(shù)可得到在不同壓強下的有效二階彈性常數(shù)，與其他文獻中的理論結(jié)果吻合。然后對六角結(jié)構(gòu)的MgB2在a軸和c軸上的體模量Ba和Bc進行計算并與文獻參考值比較吻合，Ba/Bc隨壓強的增加有緩慢的增長。計算了MgB2的各向異性因子并進行討論；再計算出MgB2的體模量B和剪切模量G，體模量和剪切模量作為壓強的函數(shù)，體模量和剪切隨壓強的增加而增加。另外還討論了MgB2在不同壓強

4、下的德拜溫度、脆性/塑性和硬度。德拜溫度與理論的結(jié)果比較吻合，高出實驗結(jié)果。并且隨壓強的增加而增加，有了德拜溫度可以對晶格的振動頻率的數(shù)量級進行估測；在本文計算的壓強范圍（0—30GPa）內(nèi)，對Pugh比與壓強和兩個Cauchy壓強的關系進行了討論，得知MgB2是脆性材料的特征，當壓強P=2.83GPa時有最大Pugh比為0.722。壓強在0到2.83GPa，Pugh比隨壓強的增大而增大，壓強大于2.83GPa后，Pugh比隨壓強的增大