基于范德华密度泛函计算的雷酸银多晶型及其热力学基态研究

雷酸银 (AgCNO) 是一种起爆药，在环境条件下存在两种多晶型相，即正交 ($\emph{Cmcm}$) 和三方 (\emph{R\bar{3}}) 结构。本研究利用基于密度泛函理论 (DFT) 的平面波赝势方法，研究了压力和温度对多晶型相对相稳定性的影响。范德华相互作用在预测相稳定性方面起着重要作用，与标准 DFT 泛函相比，半经验色散校正方法可以有效地捕捉到这种作用。基于我们使用 DFT-D2 方法的总能量计算，发现 $\emph{Cmcm}$ 结构在所研究的压力和温度范围内是优选的热力学平衡相。迄今为止，$\emph{Cmcm}$ 和 \emph{R\bar{3}} 相分别被称为 AgCNO 的 $\alpha$ 和 $\beta$ 型。此外，使用 DFT 泛函观察到了压力诱导的多晶型相变，而使用 DFT-D2 方法未观察到该现象。本研究还 investigated 了两种多晶型相的状态方程和压缩率。利用 Tran-Blaha 修正 Becke-Johnson 势内的全势线性化增广平面波方法计算了电子结构和光学性质。计算得到的电子结构表明，$\alpha$、$\beta$ 相均为间接带隙绝缘体，带隙值分别为 3.51 eV 和 4.43 eV。通过电荷密度图和分态密度分析了化学键的性质。根据计算得到的光学光谱，分析了多晶型的光学各向异性、电偶极跃迁和对光的光敏性。总体而言，本研究为实验人员避免形成不稳定的 AgCNO $\beta$ 型提供了早期指示。