Моделирование процесса формирования алмазоподобных фаз из структурных разновидностей тетрагонального графита

Получена: 22 июня 2017; Принята: 21 августа 2017
Цитирование: Е.А. Беленков, В.А. Грешняков. Моделирование процесса формирования алмазоподобных фаз из структурных разновидностей тетрагонального графита. Письма о материалах. 2017. Т.7. №3. С.318-322
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-3-318-322

Аннотация

Исследованы фазовые переходы тетрагональных графитов L4-8 в алмазоподобные фазы LA7, LA8 и LA10.В данной работе выполнено теоретическое исследование фазовых превращений различных структурных модификаций тетрагонального графита L4-8 в алмазоподобные фазы при использовании метода теории функционала плотности в приближении локальной плотности (ПЛП) и обобщенном градиентном приближении (ОГП). Были рассмотрены основные разновидности графита L4-8 со следующей упаковкой графеновых слоев: AA (пространственная группа P4/mmm), AB (I4/mmm) и ABCD (I41/amd). Анализ показал, что из этих графитов при сжатии могут быть получены алмазоподобные фазы LA6 (Imma), LA7 (Cmcm) и LA10 (I41/amd). Установлено, что алмазоподобная фаза LA6 может быть получена из графита L4-8 AA при давлении 44 ГПа. Фаза LA7 может быть сформирована из тетрагонального графита L4-8 AB в диапазоне давлений от 43 до 46 ГПа. Структура алмазоподобной фазы LA10 может быть получена только из графита L4-8 с упаковкой слоев ABCD в области давлений от 32 до 40 ГПа. Расчеты показали, что структурные переходы «графит L4-8 AA → фаза LA6», «графит L4-8 AB → фаза LA7» и «графит L4-8 ABCD → фаза LA10» являются экзотермическими фазовыми переходами первого рода, в результате которых выделяется энергия ~ 0.5, 0.5 и 0.3 эВ/атом, соответственно. Энергетические барьеры, которые необходимо преодолеть для наблюдения обратных фазовых переходов «LA6 → графит L4-8 AA», «LA7 → графит L4-8 AB» и «LA10 → графит L4-8 ABCD», составляют 0.38, 0.34 и 0.18 эВ/атом (ПЛП-расчеты) или 0.31, 0.28 и 0.13 эВ/атом (ОГП-расчеты), соответственно. Возможный способ синтеза фаз LA6, LA7 и LA10 – сильное сжатие графита L4-8 вдоль кристаллографической оси [001] при низких температурах.

Ссылки (14)

1. A. R. Verma, P. Krishna. Polymorphism and polytypism in crystals. New York-London-Sydney: John Wiley & Sons, Inc., 1966, 341 p.
2. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. New Carbon Materials. 28 (4), 273 - 282 (2013). Crossref
3. Yu. E. Kitaev, M. I. Aroyo, J. M. Perez-Mato. Phys. Rev. B. 75 (6), 064110 (2007). Crossref
4. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. Physics of the Solid State. 57 (1), 205 - 212 (2015). [Е. А. Беленков, В. А. Грешняков. Физика твердого тела. 57 (1), 192 - 199 (2015)]. Crossref
5. E. A. Belenkov, V. A. Greshnyakov. Phys. Solid State. 58 (10), 2145 - 2154 (2016). [Е. А. Беленков, В. А. Грешняков. ФТТ. 58 (10), 2069 - 2078 (2016)]. Crossref
6. D. S. Lisovenko, Yu. A. Baimova, L. Kh. Rysaeva, V. A. Gorodtsov, S. V. Dmitriev. Phys. Solid State. 59 (4), 820 - 828 (2017). [Д. С. Лисовенко, Ю. А. Баимова, Л. Х. Рысаева, В. А. Городцов, С. В. Дмитриев. ФТТ. 59 (4), 801 - 809 (2017)]. Crossref
7. K. S. Grishakov, K. P. Katin, M. M. Maslov. Adv. Chem. Phys. 2016, 1862959 (2016). Crossref
8. A. E. Galashev, O. R. Rakhmanova. Phys. Usp. 57 (10) 970 - 989 (2014). [А. Е. Галашев, О. Р. Рахманова. УФН. 184 (10), 1045 - 1065 (2014)]. Crossref
9. J. A. Baimova, Bo Liu, S. V. Dmitriev, K. Zhou. Physica Status Solidi RRL. 8 (4), 336 - 340 (2014). Crossref
10. V. A. Greshnyakov, E. A. Belenkov. Letters on Materials. 6 (3), 159 - 162 (2016). [В. А. Грешняков, Е. А. Беленков. Письма о материалах. 6 (3), 159 - 162 (2016)]. Crossref
11. J. P. Perdew, A. Zunger. Phys. Rev. B. 23 (10), 5048 - 5079 (1981). Crossref
12. J. P. Perdew, K. Burke., M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 - 3868 (1996). Crossref
13. V. A. Greshnyakov, E. A. Belenkov. Tech. Phys. 61 (10), 1462 - 1466 (2016). [В. А. Грешняков, Е. А. Беленков. ЖТФ. 86 (10), 20 - 24 (2016)]. Crossref
14. V. A. Greshnyakov, E. A. Belenkov. J. Exp. Theor. Phys. 124 (2), 265 - 274 (2017). [В. А. Грешняков, Е. А. Беленков. ЖЭТФ. 151 (2), 310 - 321 (2017)]. Crossref

Другие статьи на эту тему