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预测BaN和BaC化合物中一种动态稳定的新半金属相
摘要： 基于广义梯度近似（GGA-PBEsol）和修正Becke-Johnson方法（mBJ-GGA-PBEsol）的交换关联能势，采用自旋极化密度泛函理论的第一性原理计算，研究了BaC和BaN化合物不同相的结构、磁学、弹性、力学及热力学性质。研究涉及岩盐（NaCl）、CsCl、闪锌矿（ZB）、NiAs型和WZ型六方、四方（P4/nmm）及正交（Pnma）相的BaC与BaN化合物。结果表明：对于BaN和BaC化合物，Pnma相随体积变化具有最低能量构型；除BaC的CsCl相外，铁磁相相对于非磁相在能量上更占优势。通过分析Pnma、NaCl、ZB和WZ相的声子动力学，发现BaC与BaN化合物在Pnma、NaCl和ZB相均具有动力学稳定性；Pnma、NaCl和ZB相的弹性计算显示其具备弹性稳定性。新发现的Pnma相在动力学与弹性上均稳定。BaC和BaN化合物在Pnma、NaCl和ZB相呈现半金属性质，这种半金属与磁学特性分别源于氮/碳原子自旋极化的2p轨道。计算得出BaN和BaN化合物分别为每公式单位1μB和2μB磁矩的半金属铁磁体。采用GGA-PBEsol（mBJ-GGA-PBEsol）方法计算的半金属能隙为：Pnma相中BaC为0.22eV（0.54eV）、BaN为0.32eV（0.44eV）；NaCl相中BaC为0.23eV（1.32eV）、BaN为0.35eV（1.00eV）；ZB相中BaC为0.38eV（1.54eV）、BaN为0.50eV（1.57eV）。
关键词： Ba-N，密度泛函理论，半金属，BaC，相稳定性，声子动力学
更新于2025-09-23 15:21:01
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飞秒瞬态光学光谱揭示Bi?Se?的非简谐性
摘要： 我们利用飞秒瞬态光学光谱技术在5–280 K温度范围内研究了Bi2Se3晶体中的非谐效应。反射率时间序列包含热载流子引起的指数衰减和A1 1g声子振动导致的衰减振荡。测得该光学声子模式的振动频率和退相位时间随温度变化而降低，加热引起的频率红移和退相位速率增加均可通过包含晶格热膨胀和声子-声子耦合的非谐模型得到良好描述。
关键词： Bi2Se3，飞秒瞬态光学光谱，声子动力学，非谐性，热膨胀，声子-声子耦合
更新于2025-09-11 14:15:04
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从头算晶格动力学视角
摘要： 已知ZrW2O8的水合和氨化反应分别会导致正热膨胀和负热膨胀行为。我们通过第一性原理计算来理解这种异常现象。研究发现，涉及WO4和ZrO6多面体平移、旋转及畸变的关键低能声子模式，是导致纯态和氨化态ZrW2O8呈现负热膨胀的原因；而水合作用会抑制这些旋转与畸变运动，从而引发正热膨胀。我们证明可通过调控材料的声子动力学来定制其热膨胀系数。
关键词： ZrW2O8、水合、声子动力学、第一性原理计算、氨化、热膨胀
更新于2025-09-04 15:30:14