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本文依据密度波理论对菱方晶系有序结构的预测结果,并考虑到α-Al2O3和α-Cr2O3 都是良好的抗高温氧化材料,选定设计有序α-(Al1-xCrx)2O3 氧化膜的结构作为研究对象。使用Materials Studio软件包建立有序α-(Al1-xCrx)2O3 氧化膜的晶体结构,并对结构和性质进行计算,分析其稳定性。研究结果表明:有序α-(Al1-xCrx)2O3的晶格参量a0 随着x的增加而减小;
c0 则随着x的增加而增大,最终趋于α-Cr2O3的结构。负的形成能说明有序α-(Al1-xCrx)2O3系统的结构是稳定的。稳定性随着掺杂浓度变化的具体规律为:α-(Al1/2Cr1/2)2O3 最稳定;
α-(Al3/4Cr1/4)2O3和α-(Al1/4Cr3/4)2O3 次之。有序α-(Al1-xCrx)2O3 中的O-Al 键的布居数都有所增加,共价性变强了;O-Cr 键也显示出较强的共价性。这保证了有序α-(Al1-xCrx)2O3的结构稳定性。从态密度的角度分析,由于轨道杂化作用,有序α-(Al1-xCrx)2O3的禁带宽度与α-Al2O3相比较,都有变小的趋势;费米能级都与导带相交,因此会产生一定的导电性,导电性随着Cr 浓度的增加而增加,逐渐趋于α-Cr2O3的导电性,有可能成为功能导电材料。