0～15GPa外压下ZnO结构相变的第-性原理研究

计算物理 ›› 2012, Vol. 29 ›› Issue (2): 303-307.

0～15GPa外压下ZnO结构相变的第-性原理研究

张芳英^1,2

1. 上海大学期刊社《应用数学和力学(英文版)》编辑部, 上海 200444;
2. 复旦大学物理系, 上海 200433

收稿日期:2011-06-07 修回日期:2011-09-27 出版日期:2012-03-25 发布日期:2012-03-25
作者简介:张芳英(1978-),女,湖北武汉人,博士,编辑,研究方向为计算物理,E-mail:zhangfngyng@yahoo.eom.cn
基金资助:
上海高校选拔优秀青年教师科研专项基金(shu08113);上海市教委E研究院-上海高校网格项目(20030301)资助项目

First-principles Study of Structural Transformation of ZnO Under Low Pressures

ZHANG Fangying^1,2

1. Periodicals Agency, Shanghai University, Shanghai 200444, China;
2. Department of Physics, Fudan University, Shanghai 200444, China

Received:2011-06-07 Revised:2011-09-27 Online:2012-03-25 Published:2012-03-25

摘要/Abstract

摘要： 利用第-性原理的计算方法,结合热力学和弹性力学的计算详细分析0~15 GPa外压下ZnO的结构、弹性模量和电子结构.结果表明:在研究压强范围内,B4结构的ZnO能量始终比B3结构的低,但随着外压的增加,无论是B4结构还是B3结构,都会在-定压强下转变成B1结构.B4至B1的压强转变点为12.4 GPa,B3至B1的压强转变点是11.8 GPa.B4结构转变成B1结构的瞬间,体系体积缩小约17%.结果与已有的实验与理论结果相符.B4结构的ZnO剪切模量在6~8 GPa时急剧下降,与已有的实验和理论计算结果相符.电子结构特征表明,随着外压的增强,体系中Zn 3d电子与O 2p电子相互作用减弱.

关键词: 第-性原理, ZnO结构转变, 电子结构, 热力学

Abstract: Structural,elastic,and electronic properties of B4,B3,and B1 ZnO under 0~15 GPa are studied with first-principles method combined with energe-of-state and elastic calculations.It shows that under 0~15 GPa,the energy of B4 ZnO is always lower than that of B3 ZnO.Either B4 or B3 transforms to B1 at a critical pressure,i.e.,11.8 GPa for B4 and 12.4 GPa for B3.As B4 transforms to B1,volume of the system reduces to about 88.3% of the initial value.The results agree with available experimental and theoretical data.The shear modulii reduce rapidly as the pressure is larger than 6 GPa,which means that some structural change may happen.It agrees with recent experimental results.Electronic properties show that the interaction between Zn 3d and O 2p reduces as the pressure increases.

Key words: first-principles, structure transformation, ZnO

中图分类号:

O469
O512

张芳英. 0～15GPa外压下ZnO结构相变的第-性原理研究[J]. 计算物理, 2012, 29(2): 303-307.

ZHANG Fangying. First-principles Study of Structural Transformation of ZnO Under Low Pressures[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2012, 29(2): 303-307.

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