摘要
利用第一性原理平面波密度泛函理论并结合准谐德拜模型,对TiO2从金红石结构到萤石结构的相变进行理论研究.依据焓相等原理,得到TiO2从金红石结构到萤石结构的相变压强为45.32 GPa,并通过吉布斯能的计算发现相变压强随温度的增加而增加,运用拟合的方法估计实验条件下的相变压强(温度为1 900-2 100K时,Pt=47.604～47.756 GPa).运用等吉布斯能原理,得到零压下从金红石到萤石结构TiO2的相变温度为2 029 K.计算结果与实验及其他理论值相符,并通过准谐德拜模型成功获得相变前后的结构和热力学性质,如相对体积、热膨胀系数、热容和德拜温度等.
Phase transition of TiO2 from rutile to fluorite is investigated with first principles plane-wave pseudopotential density functional theory,together with a quasi-harmonic Debye model.The rutile-to-fluorite（R-F） transition pressure and temperature obtained are 45.32 GPa and 2 029 K,respectively,which are consistent with experimental and calculated results.The R-F transition pressure increase with increasing temperature.By fitting,we estimate transition pressure at experiment temperatures（T = 1 900-2 100 K,Pt = 47.604-47.756 GPa）.Moreover,dependences of relative volume V /V0 on pressure P,thermal expansion coefficient α and heat capacity cV on pressure P and temperature T are obtained.
出处
《计算物理》
EI
CSCD
北大核心
2011年第1期111-118,共8页
Chinese Journal of Computational Physics
关键词
TiO2
热力学性质
相变
密度泛函理论
准谐德拜模型
TiO2
thermodynamic properties
transition phase
density functional theory
quasi-harmonic Debye model
