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河北工业大学硕士学位论文
插层化合物 LixTiS2 有序结构稳定性的第一性原理研究
摘要
本论文依据插层化合物中插层离子有序-无序相变的事实和插层离子的有序结构对
材料性能的决定作用,选定插层离子的有序结构稳定性等问题为研究对象。
Materials Studio 是一种比较先进的基于密度泛函理论的第一性原理材料模拟和计算软
件,本论文就是利用这套软件对用密度波方法所确定的有序结构模型的稳定性进行了研
究。具体操作是,根据插层化合物 LixTiS2 已有的晶体结构参数,用 Visualizer 建立有序结
构模型。选择合适的的参数设置,用 CASTEP 对该结构模型进行几何优化计算,得到对应
的能量和晶格参数,而后计算结构模型的态密度和能带结构并进行分析,最终得出结论。
计算结果发现:在三角晶格的有序结构中,形成能随 Li 离子浓度先减小后增加,其中
3a0  3a0 结构最稳定。晶格参数 c0 随 Li 离子浓度单调增加。这与实验测试结果是一致
的。这种影响源于 Li 离子与母体间的相互作用。
在六角蜂窝晶格的有序结构中,晶格参数 c0 随 Li 离子浓度先增加后减小。这种变化
源于 S 原子对 Li 的屏蔽。
对三维隔层结构与对应的二维结构的态密度的计算结果显示:它们的形状极其相似,
仅在量值上有所区别。能带结构分析表明:三维隔层结构的导带宽度比对应得二维结构窄。
这表明二维结构比三维隔层结构导电性要好。究其原因在于:三维隔层结构是在二维结构
的基础上隔层去掉了 Li 离子,这相当于在二维结构态密度上产生了微扰,因此总态密度图
相似。但由于隔层去除 Li 离子,使得晶体中导电电子数大量减少,以致三维隔层结构导电
性能明显下降。
关键词:插层化合物,CASTEP,有序结构,稳定性,第一性原理
i
FIRST-PRINCIPLESSTUDY ON THE STABILITY OF
ORDERED STRUCTURES OF POUND
Li TiS
ABSTRACT
插层化合物 LixTiS2 有序结构稳定性的第一性原理研究
FIRST-PRINCIPLESSTUDY ON THE STABILITY OF
ORDERED STRUCTURES OF POUND
LixTiS2
ABSTRACT
In this thesis the study is aimed at the research on the structural stability and other
problems of pound caused by the fact of the order-disorder phase transition of
pounds and decisive effect on material property by the ordered structures of
intercalated ions.
Materials Studio using which this article studies ordered structure models that were
determinate by the probability wave theory is an advanced stimulation and calculation software
which is based on density functional theory that is one of first-principles. Firstly that the ordered
structures are constructed by Visualizer according to the parameters of crystal structures in
experiment. Secondly appropriate parameters are set and then the structures are calculated in
geometry optimization by CATEP. The parameters and energy of lattices are gained, then the
band structures and the density of state are analysed, at last the conclusions are gained.
In the result something important is fo