مطالعه پایداری ساختاری فازهای fcc-CHX در چارچوب نظریه تابعی چگالی

اخیرا وجود ساختار جدیدی از کربن تحت عنوان n-diamond گزارش شده که ساختار بلوری آن کاملا مشخص نشده است. با توجه به اهمیت موضوع، مطالعات تجربی و نظری زیادی برای تعیین ساختار و خواص این فاز جدید کربنی در حال انجام است. مطالعات انجام شده همگی با فرض خالص بودن این ساختار است، از طرفی با مطالعه روش های تولید n-diamond که در حضور گازهای H۲ و CH۴ صورت گرفته، به نظر می رسد که این ساختار جدید کربنی خالص نبوده و احتمال حضور هیدروژن در آن وجود دارد. در این مطالعه، پایداری ساختاری پنج فاز fcc-CHx به روش FP-LAPW و در چارچوب نظریه تابعی چگالی ( DFT ) بررسی شده است. انرژی کل بر حسب تغییر شکل های همگن، تتراگونال و رومبوهدرال محاسبه شده است. ابتدا ساختارهای C۲H (کاپرایت)، CH (سولفید روی مکعبی)، CH (سدیم کلراید) و CH۲ (فلورایت) را تحلیل کرده ایم. برای این چهار ترکیب، منحنی انرژی کل بر حسب تغییر شکل های همگن و رومبوهدرال دارای کمینه است اما در تغییر شکل تتراگونال ناپایدارند. در ادامه، پایداری ساختار CH۲ (پیریت) را بررسی کرده و دریافتیم که CH۲ (پیریت) با جایگاه های اتم های هیدروژن در u=۰.۳۵ و ثابت شبکه Å ۳.۷۶۶ از نظر کشسانی پایدار است و می تواند توضیح قابل قبولی برای مشاهدات تجربی n-diamond در مواد مهیا شده در حضور هیدروژن و متان باشد. در ادامه، ساختار نواری و ویژگی های اپتیکی CH۲ (پیریت) محاسبه و با نتایج تجربی موجود، مقایسه شده است.

Keywords:

نظریه تابعی چگالی , فاز جدید کربنی , پایداری ساختاری , اتلاف انرژی الکترون