体心晶格

更新时间:2023-04-23 12:17

体心晶格又称体心点阵。是指正当晶格单位中,除了在晶格平行六面体单位顶点处有点阵点外,还在平行六面体单位中分数坐标为I2,tI2,1IZ的体心位置有点阵点。因此正当体心晶格单位与2个点阵点或2个素晶格单位相对应。立方晶系、四方品系、正交晶系中有体心晶格这种正当格子形式。

画法

通过先分解再组合的方法给出面心立方和体心立方晶格第一布里渊区的立体结构,即先确定出一个1/8倒格子晶胞空间对应的第一布里渊区,再将其与另外7个小倒格子晶胞的第 一 布里渊区空间进行组合,最终标识出完整的第一布里渊区结构。

面心立方晶格

设其倒格子晶胞的体心点为O,八个顶角点用 A、B、C、D、E、F、G、H来标注,该面心立方晶格的第一布里渊区应该是这八条由O点出发的体心对角线的垂直平分面包络的区域。

画法思路:1)以体心O为中心点,与八个顶点将该立方体分成8个同等小立方体,大小为OPMN-JKGI;2)画出1个小立方体的第一布里渊区边界;3)将八个立方体的布里渊区组合构成完整的布里渊区。

面心立方格子的第一布里渊区是由六个正方形(源于第二布里渊区的限制)及八个正六面体(截八个顶角)包络的立体区域,常被称为截角八面体。

体心立方晶格

与求解面心立方晶格第一布里渊区的方法相似,体心立方格子布里渊区的构造首先选取的区域进行部分布里渊区的界定,然后再将各区域的布里渊区进行组合。A点 为1/8区域的顶角,其次近邻的三个点分别为 C、F和 H,AB长为2π分之a。该区域的第一布里渊区将由 AC、AF和AH线段的垂直平分面所包围。线段 AC和AF的垂直平分面分别是过DB垂直于ABCD平面的 DBFH平面和过EB垂直于ABEF平面的EBH平面,过ED垂直于EHAD平面的EDCF平面将交于 HB于该立方体的体心O处,连接 EO、BO和DO,所包络的立体区域则为该1/8立方体的第 一布里渊区,是以等边三角形EDB为底、AG为高的两个三棱锥组成。

性质

根据布里渊区的定义,找全正晶格的倒格点是首先要做的工作。从晶体的对称性出发,在一个倒格子晶胞空间中找到倒格矢垂直平分面的包络面,再把其余7个类似的图形组合在一起构成完整的第一布里渊区的方法,对于像面心立方和体心立方这样具有高度对称性的晶体是非常实用的。

氢原子

对于氢原子在 bcc 型过渡金属 V、C r、Fe、Co 原子簇中处于歪曲、变形的四面体位置和八面体位置的 EH MO 计算结果作一简要报告。主要是考察氢原子在这两种环境中的相对稳定性

介绍

通常情况下,金属Co具有 hcp ( 六方紧密堆积 ) 结构,但是 WaJmslcy,Thompson,Friedman,White 和Geb alle在金属 Cr 的基底上制得过Co 的bcc薄层, 在此工作中也把 Co和 V、Gr、 Fe 一 起按 bcc 结构来加以研究。

Hayaashi,Hayamizu 和 Yamamoto 根据脉冲 NMR 的测 ,指出在中氢 子可处于两种位置,两者的能量差别 约为o.08ev /原子 ( 8KJ/mol )。

Sugimoto 和 Fukai 推广了 关于 V、N b、T a 的 量子力学处理的结果,认为氢原子在Fe 中应占据八面体位置。这一预言主要基于Fe 和Cr具有相近的晶格参数,而且实验上表明氢在 Cr 中以八面体环境更为有利。但并没有 氢在bcc 一Fe 中位置的实验结果。

计算的结果

对于每一给定的K值,计算的氢原子结合能 BE( H )都随着原子序数的增加而减小,即使对于晶格常数相近的Cr 和 Fe 也如此。K值的改变对BE( H )值的影响是不大的,特别对于两种位置能量差影响更小。例如 T 一位置和O 一位 置BE( H ) 能量的差值在K值增大时,对于V 这个差值分别是 0.12,0.12,0.13cv,对于Cr 分别是0.18, 0.19 和0.19cv。

在过渡金属氢化物中的氢原子带有少量的浮负电荷。处于四面体或八面体位置的氢原子算得的净电荷约为一 0.le, 这个负电荷与金属 d电子之间的静电排斥势将削减氢原子与原子簇之间的结合能。 作为这个静电势的适当的量度,可以定义一个“ 相对的d电子排斥势” ( relative d clectron repulsive potential ),它等于金属d电子数除以金属— 氢之间的特征距离#d/RM-H。对于四面体环境来说,氢原子与紧邻的四个金属原子间的距离相同,因而RM-H是确定的。但对于八面体环境,氢原子与紧邻的六个金属原子的核间距离是四长两短,因而需由六个 M 一 H 核间距离取加权平均值来计算#d/RM-H植。

结论

Callaway 用高斯轨道线性组合作的计算,或者用了Kohn 一 sham 一 Gaspar ( KSG ) 的交换势, 或者用了V on Barth 和 Hedin ( VBH ) 的交换相关势。Moruzi 等人,则采用了自洽场 Kohn 一 Sham 定域密度近似。所有这三组值都表明,由V 到Co的带宽值都略有增加,而与这里 EHMO 的结果相反。这说明 EHMO 这样的半经验方法可以求得或预言某种性质的数值,却不适宜于预言其他的性质 ( 很多方法用变分法处理时也有类似的限制 )。但用优选的K 值求得的带宽值都有正确的数量级,这表明所用的模型是合理的。

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