【摘 要】
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高压可以显著压缩材料的体积,缩短材料内部的原子间距离,诱导原子间的电荷转移,诱发结构相变,形成非常规新型多功能材料。本论文以备受关注的典型二元化合物CdF2.Bi2Se3和NbHx为研究对象,采取理论计算与高压实验相结合的研究手段,开展了系统深入的高压结构相变研究,取得了如下创新性结果：1、本文理论预言过渡族金属氟化物CdF2在7.8 GPa压力下发生结构相变：从萤石结构转变为二氯化铅结构。我们利
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高压可以显著压缩材料的体积,缩短材料内部的原子间距离,诱导原子间的电荷转移,诱发结构相变,形成非常规新型多功能材料。本论文以备受关注的典型二元化合物CdF2.Bi2Se3和NbHx为研究对象,采取理论计算与高压实验相结合的研究手段,开展了系统深入的高压结构相变研究,取得了如下创新性结果：1、本文理论预言过渡族金属氟化物CdF2在7.8 GPa压力下发生结构相变：从萤石结构转变为二氯化铅结构。我们利用金刚石对顶砧高压装置,通过原位高压拉曼光谱和同步辐射X射线衍射实验证实了该相变的发生,并获得了可靠的物态方程实验数据。2、常压下Bi2Se3是优良的热电材料和拓扑绝缘材料,其高压相变研究也备受关注。本论文基于CALYPSO结构预测方法,理论预言常压下6配位的Bi2Se3在高压下可能相变为7配位的单斜C2/m和8配位的单斜C2/c结构,并在22 GPa压力以上,转变为一个奇特的9/10混合配位结构。利用金刚石对顶砧高压装置,通过高压原位同步辐射X射线衍射实验证实了上述理论预言的相变序列。进一步的分析发现,9/10混合配位结构的形成是由于Bi和Se之间的原子半径和电负性差异过大造成的。3、在常压条件下,铌和氢之间反应形成氢含量较少的NbHx（x≤0.9）化合物,在大约2个大气压下（2 atm）,可以形成含氢量较高的NbH2。本论文开展了基于金刚石对顶砧的高温高压实验,探索了更高压力下金属铌的储氢能力,在约20GPa压力以上合成出了含氢量更高的NbH2.5和NbH3。后续的CALYPSO结构预测研究确定了各个高压相的晶体结构,发现氢的引入使金属铌呈现出了更加多样的密堆结构形式,如面心立方、扭曲的面心立方、扭曲的六角密堆、双六角密堆和扭曲的体心立方等。
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