UO2不同表面的磁结构和稳定性研究

刘兵; 戴振宏; 王森; 徐雷

doi:10.13951/j.cnki.37-1213/n.2014.03.004

烟台大学学报（自然科学与工程版） ›› 2014, Vol. 27 ›› Issue (3) : 167 -172. DOI: 10.13951/j.cnki.37-1213/n.2014.03.004

UO₂不同表面的磁结构和稳定性研究

刘兵, 戴振宏, 王森, 徐雷

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摘要

高温高压下,块体材料UO2存在许多缺陷,可能会沿不同的晶面解离,形成表面.本文采用基于第一性原理的LSDA+U方法,计算了铁磁和反铁磁状态下UO2(111)、(110)和(100)3种表面的结构、Bader电荷分布和磁矩等.结果显示2种磁性结构下3种表面中最稳定的是(111)面,最不稳定的是(100)面,原因是(100)表面U、O原子的Bader电荷布居数变小,并且表面与次表面U原子的磁矩变小,而表面O原子磁矩略微变大.最后,进一步计算了不同解离面的相对浓度在0到1 600 K温度范围内的变化,计算结果表明,UO2(111)面的相对浓度是最高的.