二氧化钍的热力学性质与结构稳定性
材料科学
2012-05-17 v2
摘要
利用密度泛函理论(DFT)计算，我们系统地研究了二氧化钍(ThO)的热力学性质和结构稳定性。基于计算出的声子色散曲线，我们在准谐近似下计算了ThO在不同温度下的热膨胀系数、体模量和热容。所有结果与相应实验吻合良好，证明了我们方法的有效性。我们的理论研究有助于人们更清楚地理解ThO在不同温度下的热力学行为。此外，我们还研究了氦在ThO中可能的缺陷形成和扩散行为，以讨论其结构稳定性。结果发现，在没有费米能级移动的本征ThO中，间隙Th缺陷（而非氧空位或钍空位、间隙氧以及任何类型的弗仑克尔对）最有可能形成，并释放1.74 eV的能量。然而，在费米能级上移后，其他缺陷的形成也变得可能。对于氦扩散，我们发现只有通过钍空位才能发生，且能垒仅为0.52 eV。否则，氦原子几乎无法掺入或扩散到ThO中。我们的结果表明，应防止ThO费米能级的上移，以避免钍空位的形成，从而防止氦引起的损伤。
引用
@article{arxiv.1204.2925,
title = {Thermodynamic properties and structural stability of thorium dioxide},
author = {Yong Lu and Yu Yang and Ping Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.2925},
year = {2012}
}
备注
11 pages, 11 figures