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1、MAX相是一種新型的三元陶瓷材料,兼具金屬和陶瓷的優(yōu)良性能,在許多領(lǐng)域存在廣泛的應(yīng)用,尤其是在核工業(yè)方面。本文利用第一性原理研究了空位,O, H和He雜質(zhì)對(duì)Nb2GeC和Ti2GaC的結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的影響。
計(jì)算得到了Nb2GeC中每個(gè)原子對(duì)應(yīng)的單空位的形成能。結(jié)果表明每個(gè)原子對(duì)應(yīng)的空位對(duì)雜化鍵都有輕微的影響。如果晶胞中存在一個(gè)Ge空位或C空位,雜化將會(huì)減弱。然而,如果存在一個(gè)Nb空位,d軌道和p軌道之間的雜化將增強(qiáng)。與此相反
2、,空位卻能從本質(zhì)上減小材料的導(dǎo)電性。計(jì)算結(jié)果也顯示如果存在Ge空位或C空位,Nb2GeC的硬度減小,而如果存在一個(gè)Nb空位,Nb2GeC的硬度將增大。
為進(jìn)一步研究Nb2GeC在輻照環(huán)境中的穩(wěn)定性,我們也研究了O, H和He雜質(zhì)在Nb2GeC中的穩(wěn)定情況。所有雜質(zhì)的研究都是從替代和間隙兩個(gè)方面來進(jìn)行的,計(jì)算得到了替代和間隙的形成能,存在替代和間隙時(shí)Nb2GeC的晶格常數(shù),以及單胞體積,并且與完美的晶胞進(jìn)行了比較。此外,通過電荷
3、密度分布和Mulliken布局,分析了O,H,He雜質(zhì)對(duì)Nb2GeC的電子性質(zhì)的影響。
我們也計(jì)算得到了Ti2GaC中各元素對(duì)應(yīng)單空位的形成能和遷移能,O代替Ti, Ga和C原子后的形成能,以及O間隙子在不同的位置的形成能。結(jié)果顯示,O替代Ti的形成能最高,而O代替Ga原子的形成能隨O濃度的增大逐漸變小。O間隙子在不同位置的形成能表明O間隙子在三個(gè)Ga原子構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)的中心是更穩(wěn)定。通過態(tài)密度和電荷密度,討論了空位、O替代,
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