碳硅锗的结构多样性与冷压相变

王建涛 研究员

中科院物理研究所

梅良模教授

2013-05-29 16:00

知新楼C702量子报告厅

IV族元素（碳硅锗）具有丰富的结构多样性。由于其特有的共价键结构，它们具有许多类似的特性，同时共价的强弱也引起一些不同的性质。单质碳通常以石墨和金刚石两种晶型存在。高温高压（大于1300K，15GPa）下层状石墨碳可形成金刚石结构；在室温高压（冷压）下，实验发现石墨碳存在一个高压相变，但是长期以来关于石墨碳的冷压相变机制及其高压相的晶体结构一直困扰着实验和理论科学工作者。我们通过第一性原理计算系统地研究了层状石墨碳的冷压相变机制。研究表明石墨冷压高压相三维碳晶体结构在压力作用下可通过石墨碳层间的滑动、扭曲、重构形成，但是当压力解除时呈现可逆反应并恢复到石墨碳的层状结构。这一发现完美地再现和解释了石墨的冷压实验现象。另一方面，硅锗常温常压下以金刚石结构存在，在冷压条件下，形成正方锡（white-Tin）结构。但是这种相变呈现不可逆性，在降压过程中，硅形成立方BC8结构，锗形成正方ST12结构。本报告从反应势垒和能量两方面系统地阐述其内在的高压相变机制。

王建涛，现任中国科学院物理研究所研究员，博士生导师。1990年到日本留学，在日本东北大学取得材料物理学学士、硕士、博士学位。曾任日本JSPS 特别研究员。2002年回国后，先后任中科院物理研究所副研究员、科技处副处长、处长、研究员等职。兼任北京市物理学会第十三届理事会常务理事、《科学观察》编委。美国内华达州立大学物理系访问教授、日本东北大学金属材料研究所客座教授、郑州大学兼职教授。主要从事表面、界面、金属超晶格等低维复杂系统材料物性的理论计算研究。在美国《物理评论快报》、《物理评论》等学术期刊发表论文70余篇。金属纳米团簇在硅表面上的分解扩散机制被《科技导报》选为2006年中国基础科学研究领域13项重大进展之一。