1、分類編「 , ） ：  單位代碼：10065泌 州 .  學(xué) 巧 : 0 92 060 07研究生學(xué)位 論文論文題 目? .i 寸 渡金屬二硼化物 （ 0001) 表面穩(wěn)定件 的 第 一 性 原 理 研 究學(xué) 生 姓 名：秦娜 申請學(xué)位級別： 碩士申請專業(yè)名稱： 理論物理研 究 方 向： 第一性原理應(yīng)用 指導(dǎo)教師姓名：趙輝 專業(yè)技術(shù)職稱： _ 教授提交論文日期： 2012 年 3 月 中 義摘 要摘 要硼 及

2、其硼化 合物 在現(xiàn) 代 工業(yè) 屮廣泛 應(yīng) 用于 國 民經(jīng) 濟(jì) 各部 門。 硼 化合物 人 多I f l hl高溫 、耐 磨 ，其 中許 多化 合 物 具有獨(dú) 特 的物 理化 學(xué)性 質(zhì) 。隨著超 導(dǎo) 臨 界轉(zhuǎn) 變溫 度(rc ) 39K 的二硼化鎂( M gB2)的發(fā)現(xiàn)，引起了物理學(xué)界對硼化物的極大關(guān)注 。其中A 1 B 2 型金屬二硼化物 因?yàn)榫哂?良好 的物理化學(xué)性質(zhì) ，如高硬度 、高熔 點(diǎn)、高抗氧化 能力 、半金屬性 、優(yōu) 良的導(dǎo)

3、電性等特 點(diǎn)而 被 廣泛研 究 。特 別 是在 20 10 年石墨稀 的研 究 獲 得 了諾 貝爾物 理獎 以后 ， 人們對 類 石 墨烯 的硼 片 也產(chǎn) 生 了興 趣 。 但是由于硼原子 軌道上缺少一個 電子不易形成類石墨烯的單層硼片結(jié)構(gòu)，因此轉(zhuǎn)而研究一些枷化物的塊材和表面性質(zhì)。本文 利用第 一性原理 計(jì) 算方 法研 究二硼 化 物塊 材及 （ 000 1) 表 面 ，計(jì)算 并 討論 了 （ 000 1) 表 面 的幾 何 結(jié)構(gòu)和 電

4、子性質(zhì) 。所有計(jì) 算采 用廣義梯度 近 似 下 的平 面波 超軟贗 勢方法 ，通 過 計(jì)算 晶胞 總 能量并進(jìn) 行 幾何優(yōu)化 ，得到基 態(tài)平 衡 模 型 ，并以此模 型 為基 礎(chǔ) 對 晶體 （ 000 1) 表 面 原子幾 何 弛豫 、能帶結(jié)構(gòu) 、態(tài) 密 度 、分 態(tài) 密度 、電子布 居 、 差分 電子 密度 、 表 面 能進(jìn)行 計(jì)算 分 析 ， 主 要研 究 內(nèi)容及 結(jié) 果 如 下 :(1 )優(yōu) 化 后 的結(jié)構(gòu)基 礎(chǔ) 上 計(jì)算 并分析

5、 了理想 二硼 化物 晶體 的能帶 結(jié)構(gòu)和 態(tài) 密度 。通 過對 能帶 結(jié)構(gòu) 和態(tài) 密度 的分析 ，理 想 泌 2品體 的能帶結(jié)構(gòu)在 費(fèi)米 面 處均 無帶 隙 ，其 塊 材 性 質(zhì)表現(xiàn) 出 良好 的金屬 性 ，即 良好 的導(dǎo) 電性質(zhì) 。由態(tài) 密 度 分 析 得 到這幾種二硼化物的化學(xué)穩(wěn)定性的情況，M B 2( M =Sc,Y ,V ， N b,C r ,M o)這幾種化合物 中， N bB 2 的 W 。 c e /W b 值最接近 1

6、，所 以 N bB 2具有最高的化學(xué)穩(wěn) 定性 。(2 ) 對 M B 2(M = Sc,Y ,V ,N b,C r,M o)(0001) 表面的第一性原理計(jì)算結(jié)果表 明：首先 ，對 于表 面 結(jié)構(gòu) 充分 弛 豫后 ，表 面 電子 只有 重 新分配 才 能達(dá) 到 更 穩(wěn) 定的結(jié)構(gòu) 。 (000 1) 表 而 弛 豫的變 化 程 度 不 同 ，但 是 弛 豫現(xiàn) 象 都 主 要 集 中在 上面三層 原子 ， 當(dāng)原子層數(shù)達(dá) 到 7 層后 弛 豫

7、程度趨 于收斂 。 其次， 根據(jù) 表 面 能判 據(jù) ，III 族 金 屬 二硼 化物表 面金 屈 終端 表 面更 為穩(wěn) 定 ；V 族 金屬二硼化 物 表 面硼 終 端表 1 ( 1 [更 穩(wěn) 定 ；V I 族 金 丨 , ? ： 硼 化 物 表 面 在 硼 化 學(xué) 勢 的 更 大 的范 圍 上硼 終 端 表 面穩(wěn)定 ， 從 III族 金 誠 到 V I族 公屈 ： 側(cè) 化物 表 面 硼 終 端 表 面 穩(wěn) 記所 占百分 比越 來 越