高压下Cr₅Si₃C和Mo₅Si₃C的结构稳定性、弹性和电子结构性质的第一性原理研究

摘要

基于密度泛函理论的第一性原理，研究了压力对Cr₅Si₃C和Mo₅Si₃C两种金属间化合物硅化物的结构、弹性和电子性质的影响.通过对不同压强条件下晶格参数的研究表明，Cr₅Si₃C与Mo₅Si₃C的晶格常数随着压强的增大而逐渐减小，且Cr₅Si₃C的形变程度略高于Mo₅Si₃C，但均能保持稳定的六方晶体结构.弹性常数的研究证明了Cr₅Si₃C与Mo₅Si₃C在高压下的机械稳定性，而且Cr₅Si₃C沿（x,y,z）轴的线性抗压缩能力要低于Mo₅Si₃C，但随着压强的增加，Cr₅Si₃C的抗压缩能力逐渐与Mo₅Si₃C相持平.然而，Cr₅Si₃C与Mo₅Si₃C的维氏硬度随着压强的增加均逐渐增加，加压到150 GPa时，Cr₅Si₃C与Mo₅Si₃C的维氏硬度分别增加了31%和54%，并且高压下的抗压缩、抗剪切能力和刚度也是与压强的变化成正相关.在高压下Cr₅Si₃C的剪切模量和杨氏模量是要优于Mo₅Si₃C的；在常压下Cr₅Si₃C为脆性，但施加压力超过20 GPa后表现出韧性行为，而Mo₅Si₃C从常压到150 GPa高压均表现出韧性，且韧性随压强增强而逐渐增强.电子结构证明了Cr₅Si₃C与Mo₅Si₃C物质的金属性质，并且在高压下也能保持良好的金属性质.

关键词

三元硅化物 / 高压 / 第一性原理 / 弹性性质 / 电子性质