高压下碱金属（Li，Na，K）结构与光学性质的第一性原理研究

论文摘要

高压物理学是研究物质在高压条件下的物理行为的一门学科,它已经广泛地受到人们的重视。碱金属材料在高压下会表现出和常压下不同的性质,可以让金属材料变成绝缘体或者半导体,这对研究合成新材料有广阔的前景,而近年来采用基于密度泛函理论的第一性原理方法成为材料科学的重要计算研究方法。本文针对外载条件下碱金属电子结构与光学性质的复杂变化行为,采用第一性原理的方法研究了三种碱金属(Li,Na,K)材料的结构与光学性质在高压条件下的改变变化规律。第一,采用第一性原理的方法分别计算了Li,Na,K的光学性质。第二,对碱金属元素施加静水压力,并分析在不同应力作用下碱金属吸收光谱、折射率、反射率等性质的变化,指出了静水压力对光学性质的显著影响。最后,通过对某一单轴进行加压,研究Li,Na,K的光学性质的变化行为。从而在微观角度分析外载荷对金属材料结构影响规律,解释光学性质变化的本质来源。结果表明,在压力作用下,碱金属(Li,Na,K)的光学性质都发生了一些改变,这为促进碱金属的发展提供了重要的实验理论与理论基础。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 第一性原理方法与材料设计
• 1.1.1 计算材料学
• 1.1.2 材料设计及计算机模拟
• 1.1.3 第一性原理方法在国内外的研究进展
• 1.2 高压条件下金属材料的结构与性质研究
• 1.2.1 高压条件对材料结构与性质的影响
• 1.2.2 高压条件对金属材料光学性质的影响
• 1.3 本课题的研究目的和主要研究内容
• 第2章 第一性原理的基本理论和计算方法
• 2.1 引言
• 2.2 密度泛函理论简介
• 2.2.1 Kohn-sham 方程
• 2.2.2 局域密度近似
• 2.2.3 广义梯度近似
• 2.3 基于第一性原理的常用计算软件
• 2.4 本章小结
• 第3章 等静压条件下Li, Na, K 的第一性原理研究
• 3.1 计算方法
• 3.2 光学性质的计算
• 3.2.1 碱金属（Li，Na，K）光学性质
• 3.3 等静压下碱金属（Li，Na，K）光学性质
• 3.3.1 等静压下Li 的光学性质
• 3.3.2 等静压下Na 的光学性质
• 3.3.3 等静压下K 的光学性质
• 3.4 本章小结
• 第4章 单轴加压下 Li，Na，K 的第一性原理研究
• 4.1 计算方法
• 4.2 单轴加压条件下碱金属（Li，Na，K）光学性质
• 4.2.1 单轴加压下Li 的光学性质
• 4.2.2 单轴加压下Na 和K 的光学性质
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢