【摘 要】
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近年来,实验发现钛酸铅基材料具有负热膨胀性,且其热膨胀程度会受到掺杂元素的影响.目前所研究的A位掺杂体系中,仅Cd原子掺杂能使钛酸铅负热膨胀性增强.所以研究A位掺杂钛酸
【机 构】
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北京科技大学冶金与生态工程学院,北京科技大学冶金与生态工程学院
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近年来,实验发现钛酸铅基材料具有负热膨胀性,且其热膨胀程度会受到掺杂元素的影响.目前所研究的A位掺杂体系中,仅Cd原子掺杂能使钛酸铅负热膨胀性增强.所以研究A位掺杂钛酸铅,比较Cd原子与其他原子在掺杂钛酸铅时化学键的异同,有助于深刻理解钛酸铅负热膨胀的本质.本文利用第一性原理,分别优化了Sr、Ba、Cd掺杂钛酸铅的晶格常数,计算了它们的态密度和电荷密度.结果表明Cd―O键的共价性强于Pb―O键,而Ba―O键和Sr―O键几乎呈离子性,Ba/Sr对Pb的替代削弱了化合物的共价性,降低了自发极化强度.与实验测量的热膨胀系数对比可以发现,A位原子与氧原子之间的共价性增强,化合物负热膨胀程度升高;若A位原子与氧原子之间的共价性削弱,负热膨胀程度降低.可见A位原子与氧原子之间的共价性影响了钛酸铅基化合物负热膨胀性.
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