TiN材料電子結構和力學性能的第一原理計算.pdf

1、近年來，基于密度泛函理論的第一原理計算方法得到了很大的發(fā)展。目前，大量的計算程序被廣泛用于自然科學的各個領域，包括凝聚態(tài)物理、材料科學、計算機科學、地質(zhì)、化學和生物學等。第一原理計算方法已經(jīng)成為科學研究中的一個常用的手段。 氮化鈦(TiN)是一種新型陶瓷材料，因為其具有高強度、高硬度等優(yōu)異性能而有著非常廣泛的應用，也因此引起了國內(nèi)外對TiN的廣泛研究。國際上已經(jīng)有不少人用VASP對包括TiN在內(nèi)的過渡金屬化合物的電子結構和力學性

2、能計算并進行了理論分析，而在國內(nèi)關于TiN性能的計算并不多。 在本文中，采用了基于密度泛函理論和廣義梯度近似的第一性原理計算方法，運用VASP軟件包對TiN的電子結構和力學性能進行了計算研究。對TiN的晶格常數(shù)作了優(yōu)化，得到優(yōu)化后的晶格常數(shù)為4.26 A，比實驗值大了0.02 A，誤差僅為0.5％，與實驗值符合得非常好；畫出了能帶結構圖和和態(tài)密度圖，通過對兩個圖的分析驗證了TiN是金屬的這一結論，并且得出TiN的金屬特性主要是由

3、Ti元素的3d電子所決定的這個結論；計算了晶體的結合能和彈性常數(shù)：結合能為14.08 eV，剪切模量、體積模量和彈性模量的值分別為211.84 GPa，2.79 Mbar，507.16GPa，這些結果與實驗值及已有的用不同計算方法(如 FLAPW—GGA，F(xiàn)LAPW，LMTO-ASA等)得到的結果基本一致，其中體積模量值稍微偏小，剪切模量值稍微偏大的結果是密度泛函理論方法本身的局限性造成的；TiN的體積模量值與金剛石的相比要小的多，卻有