石墨的非谐声子与反常热膨胀
材料科学
2021-05-05 v1
摘要
我们利用晶格动力学和声子非谐性的第一性原理计算研究了石墨的各向异性热膨胀，结果表明：600 K 以下 a-b 面内的负热膨胀（NTE）以及沿 c 轴直至高温的极大正热膨胀均由沿 c 轴极化的各种声子引起。NTE 源于能量高达 60 meV 的宽能范围内横声子的非谐性，而沿 c 轴的大正膨胀则主要源于 16 meV 附近的纵光学声子模式以及沿 c 轴的大线性压缩率。研究发现，石墨中极度各向异性的成键导致了沿 c 轴极化的横声子与纵声子模式在能量范围上的巨大差异，这正是其反常热膨胀行为的原因。该行为与其他近各向同性的六角结构（如水冰）形成对比，后者仅在狭窄的温度区间内表现出由窄能级范围声子引起的反常热膨胀。
引用
@article{arxiv.2005.05778,
title = {Anharmonic Phonons and Anomalous Thermal Expansion of Graphite},
author = {Ranjan Mittal and Mayanak K. Gupta and Baltej Singh and S. K. Mishra and Samrath L. Chaplot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.05778},
year = {2021}
}
备注
20 Pages and 8 Figures