Fe5Si3 和 Ni2Si 的结构稳定性：高压 X 射线衍射与第一性原理总能量计算研究
材料科学
2010-05-04 v1 地球物理
摘要
我们对 Fe5Si3 和 Ni2Si 进行了高达 75 GPa 的高压角度色散 X 射线衍射测量。两种材料均通过固相反应以大量合成。在实验覆盖的压力范围内，未观察到相变发生的证据。此外，发现 Fe5Si3 呈各向同性压缩，而 Ni2Si 则表现出各向异性压缩。Ni2Si 沿 c 轴的线性不可压缩性在量级上与金刚石的线性不可压缩性相似。这一事实与 Ni2Si 沿 c 轴较高的价电子电荷密度有关。观察到的 Ni2Si 各向异性压缩也与其层状结构有关，其中 Ni2+ 阳离子的六方层与由 (NiSi)2- 实体形成的类石墨层交替排列。实验结果得到了使用密度泛函理论和赝势方法进行的第一性原理总能量计算的支持。对于 Fe5Si3，计算还预测在 283 GPa 处会发生从六方 P63/mcm 相到石榴石 Fe5Si3O12 中 Fe 和 Si 所采用的立方结构的相变。文中还报告了 Fe5Si3 和 Ni2Si 的室温状态方程，并讨论了铁硅化物的体模量与其少数元素配位数之间可能的相关性。最后，我们报告了这些结构的新描述，特别是预测的 Fe5Si3 高压相（石榴石 Fe5Si3O12 中的阳离子子阵列），该结构可衍生自尖晶石 Fe2SiO4 (Fe6Si3O12)。
引用
@article{arxiv.0803.1722,
title = {Structural stability of Fe5Si3 and Ni2Si studied by high-pressure x-ray diffraction and ab initio total-energy calculations},
author = {D. Errandonea and D. Santamaria-Perez and A. Vegas and J. Nuss and M. Jansen and P. Rodriguez-Hernandez and A. Munoz},
journal= {arXiv preprint arXiv:0803.1722},
year = {2010}
}
备注
44 pages, 13 figures, 3 Tables