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高压下铌铁矿相TiO2直接相变的第一性原理研究
The First-principles Study of Direct Phase Transition of Columbite TiO2 Under High Pressure
摘要点击 207  全文点击 73  投稿时间:2016-09-05  修订日期:2016-09-29
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DOI编号  
中文关键词   第一性原理  TiO2  相变  四方P42/nmc TiO2
英文关键词   The first principles  TiO2  Phase transition  Tetragonal P42/nmc TiO2
基金项目   国家自然科学基金(11271055,11674037);辽宁省教育厅一般项目(20140445)
作者单位E-mail
董海宽 渤海大学 dhk@bhu.edu.cn 
齐义辉 辽宁工业大学 qiyihui65@163.com 
高亚军 渤海大学 yajgao@bhu.edu.cn 
修晓明 渤海大学 xiudiaomingdl@126.com 
史力斌 渤海大学 slb0813@sohu.com 
中文摘要
    利用第一性原理的GGA+U方法对TiO2的金红石相、铌铁矿相、萤石相、黄铁矿相和四方P42/nmc相进行了计算。首先,优化了这几个相的晶体结构及相关参数,分析了焓曲线图,发现了在50.1GPa压强下,铌铁矿相突然直接转变成一个新的四方P42/nmc相。其次,通过GGA+U和HSE06两种方法计算讨论了四方P42/nmc相的能带结构,并拟合分析了三阶B-M状态方程和XRD图谱。最后,通过分析相变压强范围、体弹模量和XRD图谱,本文认为四方P42/nmc相与立方萤石相是共存的,能很好符合2004年立方TiO2的实验结果。
英文摘要
    The GGA+U method based on the first principles is used to calculate the rutile, columbite, fluorite, pyrite, and P42/nmc TiO2 phases. Firstly, the crystal structure of these phases are optimized and the related parameters are obtained. The enthalpy curves are analyzed. It is found that the columbite can directly change to a tetragonal P42/nmc structure under 50.1 GPa pressure. Secondly, the energy band structures of the P42/nmc TiO2 are calculated and discussed by GGA+U and HSE06 methods. The third-order Birch-Murnaghan equation of state and the XRD spectra are fitted and analyzed. Finally, it is thought that fluorite and P42/nmc may be coexisting phases, which is in accordance with the experimental results of the pressure range, bulk modulus and XRD spectra of cubic TiO2.

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