0和10 GPa下稳定钠锗化物的结构预测
材料科学
2024-02-26 v1
摘要
在这项工作中，我们使用从头算随机结构搜索（AIRSS）在0和10 GPa下对晶体Na-Ge材料进行了系统搜索。高通量结构弛豫通过使用拟合到密度泛函理论（DFT）参考数据的机器学习原子间势（MLIP）加速，使得约150万个结构得以弛豫。在环境条件下，我们预测三种新的Zintl相Na3Ge2、Na2Ge和Na9Ge4是稳定的，并且一些富锗层状结构非常接近凸包。已知的NaδGe34笼形和Na4Ge13主客体结构在较高温度下由于振动对自由能的贡献而相对稳定。总体而言，低能相表现出非凡的结构多样性，通过电子局域化函数（ELF）确认了预期的共价键和离子键混合。使用平滑重叠原子位置（SOAP）描述符确定了每种组成下局域Ge结构基序，并模拟了每种基序的代表性Ge-K边，从而与实验X射线吸收光谱（XAS）直接关联。预测在10 GPa下两种富锗相是稳定的；NaGe3和NaGe2分别具有简单的kagome和简单六方Ge晶格，Na位于孔隙中。NaGe3与MgB3和MgSi3系列的kagome超导体同构，并在0 GPa下保持动力学稳定。从NaGe2中去除Na得到六方朗斯代尔石Ge同素异形体，其具有直接带隙。
引用
@article{arxiv.2402.15299,
title = {Structure prediction of stable sodium germanides at 0 and 10 GPa},
author = {James P. Darby and Angela F. Harper and Joseph R. Nelson and Andrew J. Morris},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15299},
year = {2024}
}
备注
11 pages, 8 figures