研究与评论:材料科学杂雷竞技苹果下载志
菜单ISSN: 2321 - 6212
ISSN: 2321 - 6212
伊特Bozada*
土耳其加济安泰普大学冶金与材料科学工程系
收到:2022年1月21日，稿件编号:joms - 22 - 52044;编辑分配:2022年1月24日JOMS 22 - 52044 (PQ);综述:04- 02 -2022, QCJOMS 22 - 52044;修改后:06- 02 -2022，稿件编号:JOMS 22 - 52044 (R);发表:13- 2月-2022,DOI: 10.4172/2321-6212.10.2.004。
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我们用密度泛函理论研究了LaB6、NdB6、掺钕的LaB6和掺镧的NdB6的晶格常数和电子性质。计算了LaB6、La7Nd1B6、La1Nd7B6和NdB6的晶格常数、八面体内键、八面体间硼键和位置参数(z)。结果表明，掺钕提高了La1Nd7B6的晶格常数。同样，la掺杂导致La1Nd7B6晶格常数的增加。计算LaB6、LaB6的B、La1Nd7B6、La1Nd7B6的B、La1Nd7B6、La1Nd7B6的B、NdB6的B的PDOSs。La - d电子带穿过费米能量，表现出经典导体行为。电荷密度结果表明，浅色和深色分别表现为高强度和低强度区。La1Nd7B6为低密度区域，LaB6为高密度区域。LaB6中点具有较强的电荷密度峰。La1Nd7B6也观察到弱峰。 Thus, ternary REB6 has good potential for many applications. This article reports an investigation of the electronic features and structural parameters of binary and ternary hexaborides.
稀土hexaboride;晶格常数;pdo;电荷密度
六硼化稀土(REB6)，因其具有高化学稳定性、高熔点、高机械强度、高亮度、低功函数、低挥发性、导电性、视觉尺寸小、寿命长等优点，常用于各种高能光学器件和场电子发射系统[1]。犹太人的尊称6是常用的阴极材料。犹太人的尊称6具有Pm-3m对称空间群的立方cscl型结构，其中稀土(RE)离子占据Cs位;B6八面体位于Cl位上。犹太人的尊称6化合物包括LaB6, CeB6,复审委员会6, NdB6, PmB6, SmB6, EuB6,广东发展银行6, TbB6, DyB6,滚刀6, ErB6,三甲6, YbB6、滑6,渣打银行6和YB6、实验室6波动率低，CeB6为典型的密集近藤行为，PrB6显示高密度，NdB6具有低放大倍率，SmB6是典型的价电子半导体和GdB6在REB中功函数最小6化合物(2]。
掺杂和二元REB的电子结构6采用密度泛函理论(DFT)计算。通过掺杂REB来调整费米能级和DOS的位置6改善电子发射特性。高密度的d轨道电子对降低REB的功函数起着至关重要的作用6并有助于费米能级附近电子发射的电子态。这确保了优异的发射特性[3.]。LaB的二阶弹性常数(SOECs)和三阶弹性常数(TOECs)6和CeB6采用第一性原理计算。压力增加对LaB弹性各向异性、力学特性及结构稳定性的影响6和CeB6已引起相当大的关注。随着压力的增加，力学稳定性降低，延性和各向异性增加[4]。六硼化镧6)是电子发射领域中极好的热离子和场电子发射正极材料。实验室6由于其长寿命和高亮度，在大功率电子器件中有多种应用。实验室6其功函数在2.6 ~ 2.8 eV之间，熔点高达2715°C，化学和物理特性稳定，备受关注。比较了多晶和单晶LaB的应用6，具有较好的单晶应用潜力[5]。实验室6作为热场发射器效果很好。易降解，在空气中稳定。实验室6在2715℃时有反应。实验室6是一种紫色金属，其电子导电性约为铜的1/5 [6]。卢等人。[7成功制造实验室6采用低温熔盐技术在800℃下制备出平均尺寸为94.7 nm的纳米立方体。实验室6纳米立方具有较高的近红外吸附性能。如前所述，实验室6纳米晶制备途径包括浮区法、铝助熔剂、熔盐、高温反应、化学气相沉积(CVD)、直接固相反应和碳热还原等多种合成途径[8]。正是由于其奇妙的特性，LaB6常用于一些电子器件，包括自由电子激光器、热离子电子阴极、电子显微镜、真空、电子束焊机[9]。
六硼化钕(NdB6)为黑色固体，具有良好的化学稳定性、磁性能、导电性和导热性。NdB6不溶于氢氟酸(HF)和盐酸(HCl)。但可溶于熔融碱、硫酸(H2所以4;)和硝酸(HNO .3.)。此外，它还具有非常高的抗氧化能力[10]。NdB6结晶为cscl型结构，空间群为Pm3.m对称，钕(Nd)占据Cs位和八面体B6分子都在Cl位上。NdB6功函数低(1.6 eV)[11]。NdB6是一种高效的场发射正极材料。这些优秀的性能使NdB6纳米材料在真空电子器件中的应用前景广阔[12]。因此,NdB6在TN = 7.74 K时为反铁磁性[13]。丁等人。[14成功合成了NdB6自催化法制备纳米线。直径约80纳米、长度跨越数微米的纳米线具有单晶结构。徐等。[15成功制作了新开发银行6使用自由cvd工艺的纳米结构。的NdB6纳米结构具有良好的稳定性。温度对NdB的影响6是很重要的。随着温度的升高，开启电场和阈值电场减小。NdB的功函数6随着温度的升高，纳米结构显著降低，导致场发射特性大大增强。
Tsuji等人[16]，研究了Nd的磁电阻、磁化强度和比热x拉1 - xB6(x = 0。9, 0.8, 0.7, 0)采用FZM方法。磁电阻、磁化强度和比热受温度的影响。随着温度的升高，其他的也随之增加。超龙等。[17]采用火花等离子烧结(SPS)方法成功地研究了NdxLa1-xB6块体。Nd的功函数x拉1 - xB6为2.72 eV。钕含量提高了热发射特性，降低了功函数。
李等人。[18]制备成功高质量、均匀LaxNd1 - xB6采用无催化剂CVD技术制备纳米线。l斧头Nd1 - xB6纳米线表现出优异的场发射性能。纳米线用于光电子器件，如纳米电子积木和平板显示器。
基于DFT的从头算材料建模是基于在纳米尺度或原子尺度上对材料建模的Quantum Espresso软件(QE)包进行的[19]。第一性原理计算使用VASP [20.]。投影增广波法(PAW)和Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE)广义梯度近似(GGA)的函数形式是交换的首选方法。平面波基集的动能截断值为500 Ry，在3 × 3 × 3 k网格点上采用methfessel-paxton涂抹法进行布里渊区积分，宽度为0.02 Ry，布里渊区积分采用3 × 3 × 3 k网格点，methfessel-paxton涂抹法宽度为0.02 Ry6和NdB6具有Pm-3m对称空间群的立方cscl型结构[21]。
REB的体积单位细胞6为简立方，在空间群Pm3Ã Â m的对称性中找到。NdB的晶格6可以完全用晶格常数a和位置参数z来定义，如图1。晶格常数为1，八面体内硼键为2，八面体间硼键为3。
图1:NdB6显示相关键长的结构。
表1列出给定REB的位置参数6。LaB的晶格常数6(Pm-3m空间群)计算值为4.157 Å。这与中所示的实验结果相一致表1。参数2和3分别为1.766和1.660 Å，硼的位置参数约为z=0.226 Å。陈等人。[29]对六硼化物的结构细化和热膨胀进行了研究。在本研究中，基于x射线粉末衍射技术，计算得到八面体内硼硼距离为1.766，八面体间硼硼距离为1.659 Å。Xiao等人研究了LaB的光学特性6使用第一性原理DFT计算。他们计算了LaB6参数为4.154 Å[34]。哈桑等人。35合成实验室6通过碳热还原的还原。晶格参数的计算值为4.157 Å。此外，其他实验研究[36]、[37与总统研究的结果一致。麦金农等人。[38]计算了LaB的晶格常数6使用DFT计算。计算得到的硼参数(z)为0.225 Å。
| 1(一) | 2(一个) | 3(一个) | z (A) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 实验室6 | 本研究 | 4.157 | 1.766 | 1.66 | 0.226 |
| 以前的结果 | 4.154 [5), 4.15 (9), 4.156 (22), 4.145 (23), 4.156 (24), 4.155 (25), 4.155 (26), 4.151 (8), 4.158 (27), 4.176 (28] | 1.766 [29), | 1.659 [29] | ||
| 拉7Nd1B6 | 现在的结果 | 4.267 | 1.857 | 1.801 | 0.227 |
| 以前的结果 | |||||
| 拉1Nd7B6 | 现在的结果 | 4.449 | 1.812 | 1.801 | 0.223 |
| 以前的结果 | |||||
| NdB6 | 现在的结果 | 4.118 | 1.75 | 1.643 | 0.227 |
| 以前的结果 | 4.125 [30.), 4.132 (11), 4、12 (31]， 4.1 [15), 4.157 (28), 4.126 (32), 4.128 (33] |
表1。REB的晶格常数(1)、八面体内硼键(2)、八面体间硼键(3)、位置参数(z)6。z = 3/2 * 1
掺杂Nd而不是一个La原子导致晶格常数略微增加到0.502 Å。此外，2和3参数分别为1.857和1.801 Å，这表明这些参数都有所增加，而z参数几乎与LaB相同6。在SPS技术合成LaxGd1-xBd6的相关研究中，将Gd掺杂到LaB中6加强了结构的晶格参数[39]。在类似的研究中，Chao等人。[40]制备了La7Sm1B6。Sm掺杂导致La7Sm1B6晶格的减少。
1 2 3 z参数，La的11Nd7B6分别为4.449、1.812、1.801、0.223 Å。与实验室相比6，参数1、2、3中Nd/La比值增大，而参数z变化不大。另一方面，李等人。18]进行了单晶L斧头Nd1 - xB6研究纳米线的场发射性能和表征。在本研究中，当nd掺杂到LaB中6为La的晶格参数xNd1−xB6是降低了。在类似的研究中，Chao等人。[40产生的;产生的斧头Sm1−xB6固相反应。他们用DFT描述了sm掺杂LaB的特性6。他们得到了La的晶格参数0.2Sm0.8B6和洛杉矶0.4Sm0.6B6分别为4.123和4.128。他们的结果显示，兴奋剂LaB6随Sm减小L的晶格参数斧头Sm1−xB6。当在BaB6中加入La含量时，计算得到了La的晶格常数1英航7B6增加了[41]。罗等人。[42研究La1Ca7B6通过第一性原理计算。Ca掺杂可以提高La的晶格强度1Ca7B6。
NdB的晶格常数6计算值为4.118。阿里等人。13]研究了NdB的热电功率6采用浮动区法。他们测得晶格常数为4.126 Å。在其他研究中，Ping等人[43]对新开发银行进行了一项研究6用第一原理法。NdB的晶格参数6计算为4.069Å。桑迪普等。[36]计算了NdB的晶格参数6(4.157 Å)使用全势线性化增强平面波(FP-LAPW)技术。参数2和参数3分别为1.750和1.643 Å， z参数为1.643 Å。麦金农等人。[38]确定z参数为0,226 Å。
图2L的图解PDOS斧头Nd8倍B6(x = 0, 1、7、8)。如在图2(A)及2(C)pdo曲线。La -电子带在通过费米能量时表现出典型的导电行为。最小导带(CBs)由Bs组成，最大价带(VBs)由B p组成图2 (B)。La - d电子能带通过费米能表示为图2 (C)。计算强度极大地收敛到费米能级EF处的金属基态，如图所示。EF附近的区域主要由La d州贡献图2(B)及2(C)。此外，EF一般由Nd d态贡献，如图所示图2(E)及2(G)。显然，La - d态和Nd - d态添加剂的能量分配与B 2p态添加剂相似，这是La - d-Nd - B 2p态杂化的标志。
图2:LaB的部分态密度(PDOS)6B)实验室的B6C)拉7Nd1B6D, B, La7Nd1B6E)拉1Nd7B6F) La的B1Nd7B6G) NdB6H)新开发银行的B6。
图3为LaB的电荷密度6拉1Nd7B6拉1Nd7B6和NdB6。浅色和深色分别显示高强度区和低强度区。深色和浅色分别表示低和高密度区域。拉1Nd7B6有低密度地区和实验室6具有高密度区域。平面上有6个硼原子。图的中心是牢固的B-B键。实验室6中点有很强的电荷密度峰值。拉1Nd7B6具有弱峰。
图3:高等院校首选。
对LaB的力学性能和电子性能进行了综合研究6, NdB6，掺钕LaB6以及掺la的NdB6利用密度泛函理论。LaB的晶格常数6是否低于掺nd的LaB6。此外，La掺杂提高了La掺杂NdB的晶格常数6。我们计算了LaB的PDOS6， B代表实验室6拉1Nd7B6， B代表La1Nd7B6拉1Nd7B6， La的B1Nd7B6, NdB6，和新开发银行的B6。我们发现La -电子能带通过费米能量。电荷密度中的浅色表示LaB6具有高密度区域。同样，深色的电荷密度表明。拉1Nd7B6有一个低密度区域。
［谷歌学者]
［谷歌学者]
