高压下USe和UTe的结构相变和弹性性质的第一性原理计算

个显 著特征 是 ｕ ｕ之 间 的相互作 用 力常数 是 负值 ， — 他们 认 为 ｕ ｕ之 间 的负 的力 常数 是 与 ｆｄ电子 之 — － 间 的相 互作 用相 关 的 。Ｂｎｄｃ＿报 道 ：Ｓ在 １ Ｐ 压 力 下发生 从 Ｂ 结 构 到菱形 （ｈｍ ｏｅｒ ） ｅｅｉｔ ６ Ｕ ２Ｇ ａ １ ｒｏ ｂｈｄａ 结构 １
用 下 晶体 结 构 优 化 的 结 果 显 示 ： 者 均 发 生 了从 Ｂ 结 构 到 Ｂ 二 １ ２结 构 的 压 致 结 构 转 变 ， 变 压 力 分 别 为 ２ ． ， 转 ８４
１ ． Ｐ ， ５ ０Ｇ ａ 结构转变 时伴有体 积突变 ， 属于一级相变 。弹性 系数 的计算结 果表 明 ： 两种 化合物 的 Ｂ １相 中弹性 系数 随着 压力 的增加呈现线性增加 的特 征 ； 根据晶体力 学稳定 条件判 据 ， 预言 了常压下 两种化 合物的 Ｂ １结
一
的转变 ， 在转 变压 力下 ， 晶胞 的体 积没 有发 生突 变 ， Ｕ ｅ和 Ｕ ｅ 压 力作 用下 发 生 从 Ｂ 结 构 到 ＣＣ 而 Ｓ Ｔ在 １ ｓ１ 结 构 （ ２ 的转变 。 可 以看 出 ： ｓ与 Ｕ ｅ Ｕ ｅ 的压致 结构 相变 的顺 序不 同 ， 原 因是 ： 于较大 阴离 子 Ｂ） ｕ Ｓ（ Ｔ） 其 对 （ ｅ和 Ｔ ） ｕ的化 合物 ， 压致 结构 转 变决定 于 ｕ的 ７ｓ ６ｄ电子 ， Ｓ ｅ的 其 和 而较 小 阴离子 （ ） ｕ化合 物 ， Ｓ的 其 压致 结构转 变决 定 于 ｕ的 ５－电子 。Ｖ ｒｈｅ 厂 ａｓｎｙ等 从 理 论上 计算 了 Ｕ Ｘ＝ＳＳ ，ｅ 的 电子 结构 和 Ｘ（ ，ｅＴ ）
河北科技 师范学院学报
第 ２ ４卷第 １ ，０ ０年 ３月 期 ２１
Ｊ ｕ ａ ｆＨｅ ｅ ｒ ｌＵｎｖ ｒ ｉ ｆ ｃｅ ｃ ｏｒ ｌ ｂｉ ｎ ｏ Ｎｏ ｍａ ｉｅ ｓｔ ｏ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｄ ｌｇ １２ ｏ １ Ｍａ ｃ ０ ０ ｙ Ｓ ｅ ｍｏｏ ｙ Ｖｏ ． ４ Ｎ ． ｒ ｈ ２ １
高 压 下 Ｕ ｅ Ｕ ｅ的结构 相 变 和 Ｓ和 Ｔ 弹 性 性 质 的 第 一 性 原 理 计 算
张 立 新 辛 伟 刘 鑫 张启 周 郝 爱 民 ， ， ， ， ２
（ １河北科 技师范学院 理化学 院 ， 河北 秦皇 岛，６ ０４； ０ ６０ ２燕山大学 亚稳材料制备技术与科学 国家重点实验室） 摘要 ： 利用基 于密度泛 函的第一性 原理 ， 计算 了 Ｕ ｅ和 Ｕ ｅ的压致结构转 变和弹性系数 的压力效应 。压力作 Ｓ Ｔ
弹性性 质 ， 们发 现在 压 力 的作用 下 三个化 合物 均发 生 Ｂ 一 Ｂ 他 １ ２结 构 相 变 。 因此 ， 于 ｕ 关 ｓ的压 致结 构
转 变还 在理论 与 实验 方 面存在 分歧 。
笔 者利用 基 于密 度泛 函的第 一性 原理 ， 算 了 Ｕ ｅ和 Ｕ ｅ的 电子 结 构 、 构 相变 压 力 和弹 性 系数 计 Ｓ Ｔ 结
的价 电子组态结构取 ６ ｐ６ ｓ。布里渊区积分 的 ｋ 尸 ｓ ｄ７ ６ 点取样采用 Ｍ ｎ ｈｒ ．ａｋ ｏｋｏ ｔ ｃ 规则¨ 对于 Ｂ ｓＰ ， １
和Ｂ ２结 构均 采用 １ ４×１ ４×１ ， ４ 这样 的取 值 可 以产 生 ２ ０个 ｋ点 ， 电子 价 态 展 开 的截 断 能取 为 ７ ０ ８ 单 ８
ｅ Ｖ。在 晶胞结 构 的优 化过 程 中 ， 给定 对称 性 的约束 下通 过 改变 晶格 常数 和 原 子 的位 置使 晶胞 的 总能 在 最小 化 。晶胞 总能 量计 算会 因为平 面波ห้องสมุดไป่ตู้的截 断能 而产 生误差 ， 过增 加体 系 能量 的截 断能 的数值 ， 通 就可
以减 小误 差 的幅度 。原 子上 的所 有 作用 力 收敛精 度 小 于 ０ ０ Ｖ ｎ 能量 的收 敛精 度 为 ５ｘ１ ｅ ／ ． １ｅ ／ ｍ， ０ Ｖ 原子 ， 计算 中选 用 的参 数可 以保 证 达到计 算要 求 的精度 。
构 是 一种 亚 稳 相 。
关键词 ： Ｓ ； Ｔ ； Ｕ ｅ Ｕ ｅ 结构转 变 ； 弹性 系数
中 图分 类 号 ：４ ２ １ ０ ８ ． 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ７ ￣９ ３ ２ １ ） １ ０ １ ４ １ ２ ８（０００ － ０－ ６ Ｏ ０
常压和 高压 下 ｕ （ ：Ｓ Ｓ ，ｅ 的电子结 构 、 构 转 变和 弹 性性 质 等 已经 得 到 了广 泛地 实 验 和理 ｘ ，ｅ Ｔ ） 结 论 研究 ＿ 。Ｊｃ ｍ ｎ等 利用 非 弹性热 中子 散射确 定 了 Ｕ 的声 子散 射特 性 ， １ ａｋ ａ Ｘ 他们 发现 三个化 合 物 的
基金项 目： 中国博 士后 科学基金资助项 目（ 目编号 ：０ ９ ４ ０２ ） 河北科 技师 范学 院博士启 动基金项 目（ 目编 号 项 ２０ ０５ ９ ４ ； 项 ２０ Ｙ ０ １ 。 ０ ８ Ｂ ０ ） ｛ 讯 作 者 ： ， 士 ， 授 。主 要 研 究 方 向 ： 端 条 件 下 凝 聚 态 物 质 的 性 质 。Ｅ ｍ ｉ ａ ｉｈｏ９ １ ｙｈｏｃｍ￣ 。 通 男 博 教 极 — ａ ：ｉ ｎ ａ１９ ＠ ａｏＪ ｃ ｌ ｍ ｏ ｎ 收稿 日期 ：０ ０ ２１ ； 改稿 收 到 日期 ：０ ０ ３ ５ ２ １－ —９ 修 ０ ２１－ － ０ ０
的压力 效应 ， 以期 对二 者 的物 理性 质有 进一 步 的认 识 。
１ 计 算 方 法
本次 研究 的第 一 性原 理计 算是 利用 ＭＳ软 件 包 中 Ｃ Ｓ Ｅ Ａ Ｔ Ｐ模 块进 行 的 ， 函数 采 用平 面 波基 组 波 展开， 电子和 离子 之 间 的 相 互 作 用 采 用 超 软 赝 势 的 方 法 ¨ 电子 之 间 的 相 互 作 用 采 用 广 义 梯 度 近 似 ， （Ｇ ¨ Ｇ Ａ） 。计 算 中 ｓ ｅ和 Ｔ ｅ的价 电子组 态 的结构 分别取 ４ ｐ ｓ 和 ５ ｐ （ 它 电子按 芯 电子处 理 ） Ｕ ４ ｓ５ 其 ，