高溫高壓下YBa2Cu3O7物理性質(zhì)的第一性原理計(jì)算.pdf

1、自從高溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)和研究，已經(jīng)有20多年的歷史了。高溫超導(dǎo)材料具有多種十分顯著的特點(diǎn)，例如零電阻效應(yīng)、邁斯納效應(yīng)（理想抗磁性）、約瑟夫效應(yīng)等。YBa2Cu3O7是一種典型的高溫超導(dǎo)材料，歷史上已經(jīng)有許多有關(guān)這種材料的研究，包括理論和實(shí)驗(yàn)，不過在極端條件下（高溫高壓）的研究目前還不是很多。
　　 首先，基于平面波贗勢(shì)密度泛函理論的第一性原理，我們研究并計(jì)算了超導(dǎo)YBa2Cu3O7在穩(wěn)定狀態(tài)下的各種結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)，例如原胞的晶格常數(shù)

2、。計(jì)算數(shù)據(jù)表明:計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值和其他人所得出的理論值符合的比較好。為了確定超導(dǎo)YBa2Cu3O7穩(wěn)定結(jié)構(gòu)以便更好地研究其他性質(zhì)，通過CASTEP軟件的計(jì)算，擬合出原胞體積和能量的關(guān)系曲線。在這個(gè)過程中，首先固定晶格常數(shù)b，從3.035到3.125，每隔0.01選取不同的c/a賦予不同的晶格常數(shù)a，從而得到一系列的體積與能量的曲線。然后，即每隔0.001改變b（3.900到4.000）再做類似的操作。最后，我們?cè)谝幌盗械捏w積和能量曲線

3、中找到了能量最低點(diǎn)。當(dāng)晶格常數(shù)b=3.958，a=3.900，c/a=3.065時(shí)，YBa2Cu3O7在理論條件下處于最穩(wěn)定狀態(tài)。另外，我們發(fā)現(xiàn)，所有的晶格常數(shù)都隨壓強(qiáng)的增加而增加，尤其沿c軸最容易被壓縮。
　　 然后，利用準(zhǔn)諧德拜模型，我們獲得了超導(dǎo)體YBa2Cu3O7在不同溫度和壓強(qiáng)的熱力學(xué)性質(zhì)，包括定壓定容熱容、德拜溫度和熱膨脹系數(shù)等重要的物理量。定壓和定容熱容量都是在壓強(qiáng)一定時(shí)，隨溫度的升高而增大，當(dāng)溫度在700K以上時(shí)

4、，定容熱容量趨于Dulong-Petit極值(9NAkB)，即為324.285 Jmol-1 K-1。當(dāng)壓強(qiáng)增大時(shí)，德拜溫度也隨之增大，同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)，在較高的壓強(qiáng)下，溫度對(duì)德拜溫度的影響也就越低。而熱膨脹系數(shù)在溫度恒定壓強(qiáng)較小時(shí)（P＜30GPa）熱膨脹系數(shù)幾乎成指數(shù)減小，而在高壓時(shí)（P＞30GPa），減小的趨勢(shì)逐漸變緩。
　　 最后，利用CASTEP軟件，我們研究YBa2Cu3O7的彈性性質(zhì)，得到了9個(gè)彈性常數(shù)，并且利用這9個(gè)