【摘 要】
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铯的卤化物是一类最简单和最具代表性的离子晶体,它们的晶体结构和物理性质有丰富的压致效应。然而,其高压结构相变序列和物理性质的演变行为存在很多的争议和未知。本文采用
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铯的卤化物是一类最简单和最具代表性的离子晶体,它们的晶体结构和物理性质有丰富的压致效应。然而,其高压结构相变序列和物理性质的演变行为存在很多的争议和未知。本文采用CALYPSO结构预测方法结合第一性原理总能计算,对Cs Cl、Cs Br以及Cs In(n=2-5)的结构和物性进行了系统的高压研究,获得了以下创新性成果:1.确定了Cs Cl的高压相是正交Pmma(73.5-123.6 GPa)和Pbam(123.6 GPa以上)结构,Cs Br的高压相为正交Pmma结构(60.4 GPa以上),排除了此前共识的四方结构。2.阐明了Cs Cl和Cs Br在压力下金属化行为是由直接带隙闭合导致的,否定了此前提出的间接带隙闭合导致金属化的观点。3.发现了Cs I3的Pm-3n结构在高压下的热力学稳定性,其碘原子组合成若干条无穷长的直链,并显现出超价态现象,区别于传统的3c-4e理论。4.电子性质计算揭示了压力导致Pm-3n Cs I3中电子从I到Cs的反向转移的奇异行为,电声耦合计算发现金属相的Pm-3n在10 GPa具备超导电性,超导转变温度为0.15 K。
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