过渡金属化合物OsB_2与OsO_2低压缩性的第一性原理计算研究  

First principles studies of low-compressibility of transition-metal compounds OsB_2 and OsO_2

作　　者：梁拥成[1] 郭万林[1] 方忠[2] 

机构地区：[1]南京航空航天大学纳米科学研究所,南京210016 [2]中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京100080

出　　处：《物理学报》2007年第8期4847-4855,共9页Acta Physica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(批准号:90303022;10334090;10425418;60576050;10372044;50275073;10602023);国家重点基础研究发展规划(批准号:2005CB724400);中国科学院知识创新工程;教育部创新团队发展计划;科技创新工程重大项目培育基金(批准号:705021)资助的课题.~~

摘　　要：利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算,研究了过渡金属化合物OsB2和OsO2的金红石相、黄铁矿相与萤石相三种结构在高压下的状态方程和结构特性以及OsO2可能的高压相变.理论计算结果支持OsB2与OsO2的萤石相是潜在超低可压缩性的硬性材料.同时,也分析了它们的电子结构,力求理解大体变模量和高硬度的微观机制.结果表明,可以利用过渡金属高的价电子浓度,掺入硼、氧、碳、氮等轻的元素形成强的方向键,这可能提供了一种合成超硬材料的新途径.By the first principles plane-wave pseudopetential calculations based on the density functional theory, we studied the equations of states and structural properties of transition metal compounds OsB2 and OsO2 and the possible high pressure phase transitions of OsO2. Three （rutile, pyrite and fluorite） phases of OsO2 are studied under high pressure. The calculated results support the opinion that OsB2 and the fluorite phase of OsO2 should be potential ultralow-compressible hard materials. The microscopic mechanism of large bulk modulus and high hardness can be understood from the calculated electronic structures. It is therefore suggested that incorporating light elements （boron, oxygen, carbon or nitrogen） into transition metals with high valence electron densities is possibly a new way to prepare superhard materials.

关 键 词：过渡金属化合物 密度泛函理论 低压缩性 高压 

分 类 号：O481[理学—固体物理]