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碳化硼的相变:高碳极限下的对相互作用模型

材料科学 2017-07-04 v1

摘要

碳化硼表现出广泛的成分范围,意味着存在一定程度的本征置换无序。虽然观测到的相具有菱方对称性(空间群 R3ˉmR\bar{3}m),但焓最小化的结构具有较低的单斜对称性(空间群 CmCm)。晶体学原胞由位于菱方晶格顶点的 12 原子二十面体和沿三重轴的 3 原子链组成。在高碳含量极限下(接近 20% 碳),二十面体通常为 B11CpB_{11}C_p 型(其中 p 表示碳位于极位),而链为 CBCC-B-C 型。我们建立了针对该成分极限的原子相互作用模型,并拟合了密度泛函理论总能量,从而允许我们利用增强多重直方图分析的蒙特卡洛模拟来研究置换无序。我们发现,低温单斜 CmCm 结构通过一对相变发生无序化:首先是通过类三态 Potts 相变转变为空间群 R3mR3m,然后是通过类 Ising 相变转变为实验观测到的 R3ˉmR\bar{3}m 对称性。R3mR3mCmCm 相是电极化的,而高温 R3ˉmR\bar{3}m 相是非极化的。

关键词

引用

@article{arxiv.1410.2946,
  title  = {Phase Transitions of Boron Carbide: Pair Interaction Model of High Carbon Limit},
  author = {Sanxi Yao and W. P. Huhn and M. Widom},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1410.2946},
  year   = {2017}
}