分解反应在评估固体稳定性的第一性原理预测中的作用
材料科学
2019-01-08 v2
摘要
密度泛函理论（DFT）近似用于预测材料热力学的性能，通常通过对比由元素相计算的和实验测定的生成焓 {\Delta}Hf 来评估。然而，一个化合物在热力学上既与其他化合物竞争，也与其组成元素形式竞争，因此，到这些竞争相的分解反应焓 {\Delta}Hd 决定了热力学稳定性。我们评估了 56,791 个化合物的相图，将分解反应分为三类：1. 生成元素相的，2. 生成化合物的，3. 两者都生成的。该分析表明，分解为元素形式很少是决定化合物稳定性的竞争反应，并且约三分之二的分解反应不涉及任何元素相。利用 1,012 个固体化合物实验报道的生成焓，我们评估了广义梯度近似（GGA）（PBE）和元 GGA（SCAN）密度泛函预测化合物稳定性的精度。对于 646 个非平凡形成反应的分解反应，PBE（MAD = 70 meV/atom）和 SCAN（MAD = 59 meV/atom）表现相似，且常用的基于拟合元素参考能量的修正方案仅带来可忽略的改进（约 2 meV/atom）。此外，对于仅涉及化合物（第 2 类）的 231 个反应，SCAN、PBE 与实验之间的一致性在约 35 meV/atom 以内，因此可与实验不确定度量级相当。
引用
@article{arxiv.1810.08248,
title = {The role of decomposition reactions in assessing first-principles predictions of solid stability},
author = {Christopher J. Bartel and Alan W. Weimer and Stephan Lany and Charles B. Musgrave and Aaron M. Holder},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.08248},
year = {2019}
}