Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 85

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 — Саров, 2003. — 304 c.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentproblemi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 222 >> Следующая


Результаты таких расчетов графически представлены на рис. 11. Энергия в основном состоянии (или внутренняя энергия) представлена графически в зависимости от ширины зоны для следующих структур ниобия и урана: оцт (объемноцентрированная тетрагональная) и орт (орторомбическая) для ниобия и оцг, орт и гцк для урана. На обоих графиках энергия в основном состоянии

Number 26 2000 Los Alamos Science

105
Плутоний. Физика конденсированного вещества

Рис. 10. Устойчивость оцк, гцк и гпу структур для 4d переходных металлов, определенная на основе плотности состояний

(Сверху) Плотности электронных состояний гцк (гпу) и оцк структур, рассчитанные методом ПЛП, для d зоны проводимости 4d переходных металлов представлены графически в зависимости от энергии и демонстрируют их уникальные признаки. В педагогических целях мы игнорируем относительно небольшие различия между плотностью состояний гцк и гпу структур. Плотность состояний в d зоне одинакова для всех 4d элементов, но уровень Ферми, или самый высокий из занимаемых уровней, для каждого элемента (пунктирные вертикальные линии показаны для технеция и циркония) возрастает с числом 4d электронов. (Внизу) Полный вклад одноэлектронной энергии для каждого элемента как в гцк (гпу), так и в оцк структурах был рассчитан на основе первого момента eD(e)de для данной кристаллической структуры, где 8 - собственное значение одноэлектронной энергии из расчетов методом ПЛП. Результаты для гцк (гпу) структур являются опорной линией, результаты для оцк структуры представлены графически относительно этой линии, а самое нижнее из двух значений определяет прогнозируемую устойчивую структуру для данного элемента. Заметим, что рассчитанная последовательность структур соответствует наблюдаемой последовательности (указанной ниже под каждым элементом), если мы не принимаем во внимание различие между гцк и гпу структурами. Линии, проходящие через верхний и нижний рисунки, отмечают уровень заполнения зон (Ef), при котором устойчивость кристалла изменяется от гцк (гпу) к оцк структуре и обратно. В области 1 число 4d электронов на атом, вносящих вклад в зону, увеличивается с 1 до 3. Для каждого элемента области 1 гцк энергия (среднее значение 8) для заполненных состояний всегда имеет более

низкое значение (дальше от самого высокого заполненного уровня при Ef), чем в оцк структуре. Следовательно, для этих элементов сильнее связь в

гцк (гпу) фазе. В области Il ситуация обратная, потому что Ef для этих элементов проходит выше первого пика плотности состояний в оцк структуре и,

следовательно, оцк энергия проходит ниже гцк (гпу) энергии. Наконец, для элементов области III Ef достигает второго пика оцк структуры, оцк энергия сдвигается ближе к уровню Ef, чем гцк энергия, и гцк (гпу) фазы снова становятся более устойчивыми. Таким образом, заполнение d зоны и уникальные признаки электронной плотности состояний определяют структуры кристаллов для 4d переходных металлов

-2,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag
гцк гпу гпу оцк оцк гпу гпу гцк гцк гцк

Валентные электроны

для оцк фазы представлена горизонтальной опорной линией. Структура более устойчива, чем оцк, если ее внутренняя энергия ниже опорной линии. Рис. 11 показывает, что если d зона вынужденно делается уже 3 эВ за счет увеличенного исходного объема, используемого для расчетов, низкосимметричная ортором-бическая структура становится устойчивой. Аналогично, если f зона урана принудительно делается шире 7 эВ, становится устойчивой высокосимме-

тричная оцк структура. Это просто демонстрация того, что узкие зоны благоприятствуют структурам с более низкой симметрией, а не того, что ниобий образовал бы орторомбическую структуру а-урана. Эта конкретная структура используется только для удобства расчетов, и мы предполагаем, что некоторые другие структуры с низкой симметрией могут быть даже более устойчивыми. Рис. 11 показывает также, что истинно равновесные ширины зон И^равн явля-

ются большими (малые объемы) для переходных металлов и узкими (большие объемы) для легких актиноидов.

Понижение электронной энергии за счет искажения типа Пайерлса.

В металлах узкие зоны (и их высокие значения функции плотности состояний) приводят к формированию низкосимметричных структур за счет искажения типа Пайерлса. Первоначальная модель искажения Пайерлса касается

106

Los Alamos Science Number 26 2000
Плутоний. Физика конденсированного вещества

Ширина зоны (эВ)

Рис. 11. Внутренние энергии основных состояний в зависимости от ширины зоны

Результаты расчетов по теории функционала плотности (ТФП) зависимости энергии связи от ширины зоны демонстрируют, что узкие зоны формируют основные состояния с низкой симметрией, а широкие зоны - высокосимметричные основные состояния. Результаты представлены для ниобия (металл с d связью) и урана (металл с f связью). Входными параметрами для расчетов являются атомный номер, кристаллическая структура и постоянная решетки (или объем), в результате получаем ширину зоны и энергию. Входные структуры: оцк, объемноцентрированная тетрагональная (оцт) и орторомбическая, а также гцк структура в случае урана. Результаты для оцк структуры представлены графически как горизонтальная опорная линия, а результаты для других структур представлены графически относительно этой опорной линии. Таким образом, структура является более устойчивой по сравнению с оцк структурой, если ее энергия связи оказывается ниже опорной линии. Заметим, что для ниобия низкосимметричная орторомбическая структура становится устойчивой, когда мы делаем d зону уже 3 эВ путем увеличения исходного объема. Аналогично, когда мы делаем f зону урана шире 7 эВ путем уменьшения исходного объема, более устойчивой становится высокосимметричная оцк структура. Расчетная ширина зоны при экспериментальном равновесном объеме обозначается WpaBH. Результаты, представленные на рисунке, предполагают, что переходные металлы имеют широкие зоны и симметричные структуры, тогда как легкие актиноиды имеют узкие зоны и низкосимметричные структуры.
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed