基于DFT+U的方法:二氧化铀中点缺陷稳定性研究  

Stability Study of Point Defects in UO_2 for DFT+U Calculations

作　　者：张晓玲[1] 戴振宏[1] 赵银昌[1] 隋鹏飞[1] 张加东[1] 刘兵[1] 王森[1] 

机构地区：[1]烟台大学光电信息科学技术学院,山东省烟台市264005

出　　处：《曲阜师范大学学报（自然科学版）》2013年第2期71-74,共4页Journal of Qufu Normal University(Natural Science)

基　　金：教育部新世纪优秀人才支持计划;山东省自然科学杰出青年基金(JQ200802)

摘　　要：由于二氧化铀中铀原子5f电子的强关联效应,传统的第一性原理密度泛函的方法无法正确的预测出二氧化铀的性质.因此我们采用基于密度泛函理论加Hubbard U项的方法对二氧化铀中的点缺陷进行了计算.在非化学计量比的二氧化铀UO2±x结构中,对不同超原胞的氧间隙原子、氧空位以及铀空位的形成能进行了详细的数值计算,进而研究了缺陷结构的体积和总能的变化规律.在氧缺陷的计算中,发现除氧二聚体的情况除外,随着非化学计量参数x的增加,整个系统的体积呈线性减少的变化;而对于铀空位的计算中,缺陷结构的体积呈现单调非线性的缩小变化.The conventional first-principles density functional theory （DFT） fails to describe the properties for UO2 with the strong correlated 5f electrons in the uranium atoms. In this paper, the study on the point defects be- havior in non-stoichiometric uranium dioxide is carried out using the DFT ＋ U method. In UO2 ＋x, the variation of the formation energy and the volume for the oxygen interstitial or vacancy and uranium vacancy are all be investiga- ted. Calculation results shown that for oxygen defects, increase x reduces the system volume linearly, except the oxy- gen dimmer which require extra space for accommodation;however, the volume change by uranium vacancy is mono- tonic but nonlinear.

关 键 词：二氧化铀 点缺陷 第一性原理计算 非化学计量比 形成能 

分 类 号：O481[理学—固体物理]