声学技能V01．29，NoPt22010年12月TechnicalAcousticsDec，2010闪锌矿结构S02的弹性常数及抱负强度研(南京大学声学研讨所，南京，210093)ElasticconstantideastrengthSi02YUANBo，ZHANGZhe，CHENGJian-chun(InstituteofAcoustics,NamingUniversNawTng,210093,China)试之后，咱们对SiC、Si02别离选取662、5的Monkhorst．Packk点网格和340ev的基组截金刚石是天然界硬度最高的物质，碳原子组成断能，使得应力核算的差错小于0．05GPa。为了金刚石时，碳原子的2s，2px、2py、2pz轨迹将重证办法的合理性，开端核算前咱们也选取金刚石和新组合，构成四条含有1／4s成分和3／4p成分的sp3立方BN进行了测验核算，得到的晶格常数，理杂化轨迹。每个碳原子与周边的四个原子构成。共强度曲线等与前人的核算及试验的成果契合【2J。键，别离指向四面体的四个顶角，碳原子距离为2．2抱负强度核算办法1．542A，键间夹角为109028’。相似金刚石这样的核算抱负强度运用之前D．Roundy等人的做法四面体复格子笼状结构也称为闪锌矿结构(zinc【3】：重新界说基矢，使元胞的111方向沿着新定blendstructure)，这种结构被认为是共价超硬资料义的笛卡尔坐标中的Z方向，X、．y则对应着元胞的最重要的特征之一【I10l和011。接连每一步都将元胞的基矢沿着硅是碳的本家元素，运用硅有规则地代替金刚应变方向做小形变，形变过程中坚持应变不变并弛石中的碳原子，使Si和C的组成比为l：l，就变成了碳化硅。天然界没有碳化硅的矿床，现在工业上豫元胞的基矢和内部的原子，直到算出的用的碳化硅都是人工合成的。将石英砂和焦炭在电Hellmann．Feynman应力张量中所有和应变方向弧炉中加热到2000左右，产生碳对二氧化硅的还交的重量小于0．05GPa。本文中规则与应变方原反响(S102+3C=2CO+SiC)后，就得到了SiC。反的应力为正。元胞的形状将完全由弛豫得在磨猜中硬度高于刚玉而仅次于金刚石、立方氮化需除周期性鸿沟条件外的任何其他鸿沟条硼和碳化硼。咱们首要研讨类金刚石结构的111面，本文首要内容是用第一性原理的办法，研讨碳111面是其天然解离面，对应着最弱的拉伸开裂化硅和二氧化硅的弹性常数、抱负强度及开裂形式。强度。2核算办法核算成果及剖析2．1第一性原理核算办法Si02弹性常数核算成果第一性原理总能核算选用密度泛函局域密度近Table．1abinitiosimulationresultcomparisonelasticconstantbetweenSiCSi02似(LDA)和平面波基组赝势办法。核算运用的赝势Vanderbilt．type超软赝势。核算中，交流相关似选用Ceperley．Alder交流相关泛函和PerdewZunger自相关交流势。结构总能通过准牛顿法(quasi．Newtonmethod)，将弛豫的结构参数到达最核算的成果如表l所示。SiC和Si02小。在不影响成果精确性的前提下，通过收敛性测沿111方向的最大拉伸应力别离为50．30GPa44．77GPa。最大应力的方位和开裂点相同，别离为作者简介：广博(1984年)，男，重庆，汉，博士研讨生，首要是做第0．16和0．31。可以正常的看到SiC内部的应力跟着应变很一性原理界面强度研讨快上升，从零点开端的斜率显着大于Si02的曲线归功于Si-C共价键较大的成键能。而Si0212之后才呈现了显着的应力非线性，并具有更大的耐性当应变大于0．3l才开裂。(目)sic*※前的目体结构目，￡目＆女016．目017：(T舶)si02*自目镕目目，&目应变31，目032Fig2(up)Siceb日bmlmonemtoMilestiltonlc．fi。鹏fd口tot锄ileahain“031whOorlshtrdH拉伸应变E研讨类金刚石结构的SiC和Si02沿其天然解Fi91(a)一Bfunct．ofappli*．dmilcfunctiomofapplledmd‰along111to$i02gtrainalong111toSiC；n1离面111的拉伸形式，其应力应变曲线给出了类两种晶体的开裂形式有着显着的不同，SiC虽似结构下不同共价键关于晶体强度及开裂形式的然在016处层与层之间的键断开(图2上)，可是影响。下一步可考虑剪切形式及声子稳定性判据。016珈22应力仍是缓慢下降的。咱们正真看到017处参考文献：111面的原子拱起仍旧很显着，阐明层与层之CohenIdealstrengthdiamond,Si，间的相互作用仍是非常显着。之后跟着应力的下降，aadC,e【刀PhysRevB2001；64212103拱起渐渐变得陡峭。Si02则不相同，在O31Sun,SHJla，DRoundy,MLCohen,andSGLouie，StmcttualformscubicBC2N【刀FhysRevB2001；到达最大值之后，两层之间的氧原子与上层的键断64094108开，应力急剧下降。在开裂驰豫的过程中，层中的Round,etalIdealShearsmgtllsoffccAluminumSi,--O键之间还呈现了曲折(图二下)。andCopper【以PhysRevLet(1999；82(13)：2713-2716