Ti3AC2相(A=Si,Sn,Al,Ge)电子结构、弹性性质的第一性原理研究

• 作者: 刘满门 李爱坤 王塞北 王松 胡洁琼 谢明 陈家林 陈永泰
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 第一性原理 MAX相 电子结构 弹性性质
• 年，卷（期）: 2017,（5）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 295-305
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.057102

摘要

采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法,通过广义梯度近似研究了Ti3AC2相(A=Si,Sn,Al,Ge)的相结构、能量、电子结构和弹性性质.首先对六方晶相结构的Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)四个相进行几何优化,对其能带结构、总态密度、分态密度和电荷密度分布以及弹性性质进行研究,并计算各相的内聚能与形成能.计算结果表明:Ti3GeC2较其他三相稳定,Ti3AlC2的形成能最低,说明Ti3AlC2较Ti3SiC2,Ti3SnC2和Ti3GeC2更易生成;Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相在费米能级处的电子态密度较高,材料表现出较强的金属性,同时各相的导电性为各向异性.Ti3AC2(A=Si,Sn,Al,Ge)各相的导电性主要由Ti的3d电子决定,A(A=Si,Sn,Al,Ge)的p态电子和C的2p态电子也有少量贡献.决定材料电学性质的主要是Ti的3d,A的p和C的2p态电子的p-d电子轨道杂化,而p-d电子轨道杂化成键则使材料具有比较稳定的结构;对Ti3AC2相(A=Si,Sn,Al,Ge)弹性性质的研究表明Ti3AlC2的原子间结合力较弱,而Ti3GeC2的原子间结合力相对较强,材料的强度较大.