压力下 AIn$_2$As$_2$ (A = Ca, Sr, Ba) 的热力学与力学性能及结构相变
材料科学
2024-07-04 v1
摘要
实验结果表明，BaInAs 和 Ca(Sr)InAs 属于同一类碱金属化合物，但处于不同的结构相，这一事实困扰了当前的材料物理学界。本文研究了 AInAs 的压力诱导结构相变及其随之而来的力学与热力学性能改善。首先，通过焓和声子色散谱图双重验证，表征了材料的结构稳定性及其在压力下的结构相变。我们还从群论角度确认了六方构象和单斜构象的结构相变，关联其对称操作使用转换矩阵。在力学性能方面，我们提出了一种有效的压力调制 AInAs各向异性的方案，以诱导 AInAs 从各向同性转为各向异性（六方）以及从脆性转为塑性（六方和单斜）。同时，我们发现该系列材料在压缩和拉伸下表现出负泊松比，这有利于其在航空航天、医疗、传感器等领域的广泛应用。在热力学性能方面，施加压力可将 AInAs材料的结构相变温度提升至接近室温。我们进一步基于群速度计算给出声子软化的直接证据，揭示声子软化防止热容达到 Dulong-Petit 极限。本研究为选择稳定的结构相及开创 AInAs热力学性质研究提供了理论依据，该材料是热电拓扑候选材料。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.03290,
title = {Thermal and mechanical properties and the structural phase transition under pressure in $A$In$_2$As$_2$ ($A$ = Ca, Sr, Ba)},
author = {Wen-Ti Guo and Zhigao Huang and Jian-Min Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.03290},
year = {2024}
}
备注
22 pages, 13 figures