高温高压下YBa2Cu3O7物理性质的第一性原理计算

来源 :四川师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cryingboy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自从高温超导材料的发现和研究,已经有20多年的历史了。高温超导材料具有多种十分显著的特点,例如零电阻效应、迈斯纳效应(理想抗磁性)、约瑟夫效应等。YBa2Cu3O7是一种典型的高温超导材料,历史上已经有许多有关这种材料的研究,包括理论和实验,不过在极端条件下(高温高压)的研究目前还不是很多。   首先,基于平面波赝势密度泛函理论的第一性原理,我们研究并计算了超导YBa2Cu3O7在稳定状态下的各种结构和数据,例如原胞的晶格常数。计算数据表明:计算的结果与实验值和其他人所得出的理论值符合的比较好。为了确定超导YBa2Cu3O7稳定结构以便更好地研究其他性质,通过CASTEP软件的计算,拟合出原胞体积和能量的关系曲线。在这个过程中,首先固定晶格常数b,从3.035到3.125,每隔0.01选取不同的c/a赋予不同的晶格常数a,从而得到一系列的体积与能量的曲线。然后,即每隔0.001改变b(3.900到4.000)再做类似的操作。最后,我们在一系列的体积和能量曲线中找到了能量最低点。当晶格常数b=3.958,a=3.900,c/a=3.065时,YBa2Cu3O7在理论条件下处于最稳定状态。另外,我们发现,所有的晶格常数都随压强的增加而增加,尤其沿c轴最容易被压缩。   然后,利用准谐德拜模型,我们获得了超导体YBa2Cu3O7在不同温度和压强的热力学性质,包括定压定容热容、德拜温度和热膨胀系数等重要的物理量。定压和定容热容量都是在压强一定时,随温度的升高而增大,当温度在700K以上时,定容热容量趋于Dulong-Petit极值(9NAkB),即为324.285 Jmol-1 K-1。当压强增大时,德拜温度也随之增大,同时我们还发现,在较高的压强下,温度对德拜温度的影响也就越低。而热膨胀系数在温度恒定压强较小时(P<30GPa)热膨胀系数几乎成指数减小,而在高压时(P>30GPa),减小的趋势逐渐变缓。   最后,利用CASTEP软件,我们研究YBa2Cu3O7的弹性性质,得到了9个弹性常数,并且利用这9个弹性常数得到了体弹模量、剪切模量和杨氏模量以及泊松系数和声速这些重要的物理量,我们发现体弹模量、剪切模量和杨氏模量都是随着压强的增大而增大,并且基本满足线性的关系。同时我们发现在零压下,YBa2Cu3O7泊松系数s的值分别为0.331,这就说明材料为金属材料,具有金属的性质。
其他文献
具有纤锌矿结构的ZnO是一种直接带隙、宽禁带的n型半导体材料,它在室温下的禁带宽度为3.37eV,激子结合能高达60 meV,是一种明星半导体材料。而作为一维材料的ZnO纳米线由于具有
石墨烯是近年来发现的一种新型的二维材料。由于石墨烯独特的物理,化学和生物性质,这种材料引起了科研界和工业界的极大兴趣。石墨烯与铁基超导体,拓扑绝缘体成为凝聚态物理学领
本文利用三体库仑波(3C)方法,计算了入射能量为2 MeV/amu和100 MeV/amu的C6+离子碰撞氦原子单电离的全微分截面(FDCS),并将计算结果与相应的实验数据和其它的理论结果进行了比
随着全球工业化迅速的发展,“能源危机”和环境污染日益加重,严重的影响了人类社会的发展。开发新型高效环保能源材料已受到全世界各国的重视。热电材料可以实现热能与电能直接