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碳含量对碳化铀电子结构的影响

化学物理 2023-03-17 v1 材料科学 强关联电子 应用物理

摘要

通过 C KK 边的 X 射线吸收谱(XAS)以及 U M4M_4L3L_3 边的高能量分辨率荧光探测(HERFD)模式测量,研究了 UCx_x(x=0.9, 1.0, 1.1, 2.0)的电子结构。我们还对 UC 和 UC2_2 进行了考虑 5f5f5f-5f 库仑相互作用 UU 和自旋轨道耦合的全相对论密度泛函理论计算(DFT+UU+SOC)。虽然所研究样品的 U L3L_3 HERFD-XAS 谱揭示出微小差异,但 U M4M_4 HERFD-XAS 谱显示出对碳化铀中碳含量变化的一定敏感性。观测到的 U M4M_4 HERFD 谱中的渐变表明 C 2p2p-U 5f5f 电荷转移增加,这得到 DFT+UU+SOC 计算中轨道布居分析的支持,表明与 UC 相比 UC2_2 中 U 5f5f 占据数增加。另一方面,发现 UC2_2 中费米能级处的态密度显著更低,从而影响热力学性质。X 射线光谱数据(特别是 C KK XAS 测量)与 DFT+UU+SOC 的结果均表明,对于钢系碳化物电子结构的描述,考虑 UU 与 SOC 十分重要。

关键词

引用

@article{arxiv.2303.09256,
  title  = {Effect of carbon content on electronic structure of uranium carbides},
  author = {S. M. Butorin and S. Bauters and L. Amidani and A. Beck and A. Rossberg and S. Weiss and T. Vitova and K. O. Kvashnina and O. Tougait},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2303.09256},
  year   = {2023}
}