金红石→萤石TiO_2相变的第一性原理计算(英文)  

First-principles Study of Rutile-to-Fluorite Transition

作　　者：周志坚[1] 胡燕飞[1,2] 

机构地区：[1]四川理工学院理学院,四川自贡643000 [2]四川大学原子与分子物理研究所,四川成都610065

出　　处：《计算物理》2011年第1期111-118,共8页Chinese Journal of Computational Physics

摘　　要：利用第一性原理平面波密度泛函理论并结合准谐德拜模型,对TiO2从金红石结构到萤石结构的相变进行理论研究.依据焓相等原理,得到TiO2从金红石结构到萤石结构的相变压强为45.32 GPa,并通过吉布斯能的计算发现相变压强随温度的增加而增加,运用拟合的方法估计实验条件下的相变压强(温度为1 900-2 100K时,Pt=47.604～47.756 GPa).运用等吉布斯能原理,得到零压下从金红石到萤石结构TiO2的相变温度为2 029 K.计算结果与实验及其他理论值相符,并通过准谐德拜模型成功获得相变前后的结构和热力学性质,如相对体积、热膨胀系数、热容和德拜温度等.Phase transition of TiO2 from rutile to fluorite is investigated with first principles plane-wave pseudopotential density functional theory,together with a quasi-harmonic Debye model.The rutile-to-fluorite（R-F） transition pressure and temperature obtained are 45.32 GPa and 2 029 K,respectively,which are consistent with experimental and calculated results.The R-F transition pressure increase with increasing temperature.By fitting,we estimate transition pressure at experiment temperatures（T = 1 900-2 100 K,Pt = 47.604-47.756 GPa）.Moreover,dependences of relative volume V /V0 on pressure P,thermal expansion coefficient α and heat capacity cV on pressure P and temperature T are obtained.

关 键 词：TiO2 热力学性质 相变 密度泛函理论 准谐德拜模型 

分 类 号：O482[理学—固体物理]