六方石墨向六方与立方金刚石相变的机理:第一性原理模拟
材料科学
2021-09-01 v1
摘要
我们进行了第一性原理分子动力学模拟,以阐明高压下六方石墨(HG)向六方金刚石(HD)或立方金刚石(CD)相变的机理。研究发现HG到HD的相变在极短时间0.2 ps内迅速发生,伴随所有原子的协同大位移。我们观察到HG中的交替原子层分别沿(1/3, 1/6, 0)与(-1/3, -1/6, 0)反向滑移,即沿pm[2, 1, 0]方向约0.7 {\AA},同时垂直于a-b平面发生约pm0.25 {\AA}的皱褶。HG到CD的相变伴随更复杂的协同位移:六层连续HG层两两分别沿[0, 1, 0]、[-1, -1, 0]与[1, 0, 0]滑移1/3,并伴随上述皱褶。我们还计算了高压下HG的声子谱,揭示了可能促进涉及HG层滑移与皱褶的相变的软声子模。零点振动能与振动熵在将HG稳定至比先前焓计算估计(<6 GPa)更高的压强(>10 GPa)与温度方面起重要作用。
引用
@article{arxiv.2102.10893,
title = {Phase Transition Mechanism of Hexagonal Graphite to Hexagonal and Cubic Diamond: Ab-initio Simulation},
author = {Ranjan Mittal and Mayanak Kumar Gupta and Samrath Lal Chaplot},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.10893},
year = {2021}
}
备注
6 Pages, 4 Figures