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晶体Si能带的密度泛函及第一性原理计算 被引量:3
1
作者 郭连权 刘嘉慧 +4 位作者 宋开颜 张金虎 马贺 武鹤楠 李大业 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2009年第3期296-298,305,共4页
针对晶体Si在二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路中的应用与其能带结构密切相关的问题,采用密度泛函理论及第一性原理的赝势平面波方法,从理论上计算了晶体Si的电子能带.计算结果表明:Si的晶格常数为0.540 nm,与实验参考值相吻合;其... 针对晶体Si在二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路中的应用与其能带结构密切相关的问题,采用密度泛函理论及第一性原理的赝势平面波方法,从理论上计算了晶体Si的电子能带.计算结果表明:Si的晶格常数为0.540 nm,与实验参考值相吻合;其价带宽度为11.80 eV,导带宽度为9.58 eV,该结果与其他学者用OPW方法所计算的结果相符合;价带与导带之间的禁带宽度为0.80 eV,进一步说明了Si是良好的半导体材料. 展开更多
关键词 晶体Si 半导体 宽度 密度泛函 第一原理 Abinit软件
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碳化硅纳米带“品”型器件的第一性原理研究
2
作者 赵晗 宋玲玲 +1 位作者 叶润隆 韦藏龙 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期767-772,共6页
文章基于锯齿形碳化硅纳米带,通过将中间部分结构在空间上进行向上平移,再翻转180°形成异质结,保留碳边缘通道,形成“品”型三端异质结器件,并利用密度泛函理论和非平衡格林函数的计算方法,研究该三端器件的电子输运特性。计算结... 文章基于锯齿形碳化硅纳米带,通过将中间部分结构在空间上进行向上平移,再翻转180°形成异质结,保留碳边缘通道,形成“品”型三端异质结器件,并利用密度泛函理论和非平衡格林函数的计算方法,研究该三端器件的电子输运特性。计算结果表明:无论是在铁磁态还是反铁磁态下,一种自旋电子都能从一端电极经由异质结单边通道渡越到另一端电极,实现了100%的自旋极化电子输运;当对中心区外加栅压时,电流随着栅压增加而减小,当栅压大于0.5 V时,器件内部电子输运通道关闭,2种自旋电子均不能通过三端器件,表明通过栅极电压可以实现对器件内部电子输运能力的调控;若器件受到外力产生形变,只要形变量小于6.7%,电子输运能力几乎不改变。研究结果为基于碳化硅纳米带的纯自旋流器件的设计提供了有力的理论依据。 展开更多
关键词 锯齿边缘碳化硅纳米 “品”型三端器件 自旋极化 第一原理计算
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GPU集群下第一原理非局部映射势能计算
3
作者 付继芸 贾伟乐 +3 位作者 曹宗雁 王龙 叶煌 迟学斌 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2013年第6期1540-1543,1552,共5页
平面波赝势密度泛函(PWP-DFT)计算是材料计算中应用最广泛的方法,其中映射计算是PWP-DFT方法求解自洽迭代中重要的一部分。针对映射势能计算成为软件加速的瓶颈,提出了针对该部分的图形处理器(GPU)加速算法,其中考虑GPU的特点:1)使用了... 平面波赝势密度泛函(PWP-DFT)计算是材料计算中应用最广泛的方法,其中映射计算是PWP-DFT方法求解自洽迭代中重要的一部分。针对映射势能计算成为软件加速的瓶颈,提出了针对该部分的图形处理器(GPU)加速算法,其中考虑GPU的特点:1)使用了新的并行机制求解非局部映射势能;2)重新设计了数据分布结构;3)减少内存的使用;4)提出了一种解决算法中数据相关问题的方法。最终获得了18~57倍加速,使每步分子动力学模拟最终降为12 s。详细分析了该模块在GPU平台上的测试时间,同时对该算法在GPU集群上的计算瓶颈进行了讨论。 展开更多
关键词 第一原理 密度泛函理论 势平面波 非局部映射势能 GPU加速
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基于第一性原理计算的Zr微合金化对NiAl力学性能的影响研究 被引量:2
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作者 刘友成 周惦武 高丽洁 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期47-51,共5页
采用第一性原理赝势平面波方法,并基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算分析了合金元素Zr浓度变化对NiAl合金力学性能的影响,以确定Zr可改善NiAl合金低温塑性的最佳含量。对弹性模量的计算分析结果表明,Zr微合金化B2-NiAl晶体在x(Zr)=0.01... 采用第一性原理赝势平面波方法,并基于虚拟晶体势函数近似(VCA),计算分析了合金元素Zr浓度变化对NiAl合金力学性能的影响,以确定Zr可改善NiAl合金低温塑性的最佳含量。对弹性模量的计算分析结果表明,Zr微合金化B2-NiAl晶体在x(Zr)=0.01%附近的硬度最大,延性最差;在x(Zr)=0.02%附近硬度最小,而在x(Zr)=0.05%附近的延性最好;与纯净的NiAl晶体相比,在x(Zr)=0.3%~0.45%区间,Zr微合金化晶体的硬度得到了明显提高,而在x(Zr)=0.03%~0.05%和x(Zr)=0.1%~0.45%区间延性得到了有效的改善。 展开更多
关键词 B2-NiAl Zr微合金化 势平面波方法 虚拟晶体势函数近似 弹性模量 第一原理计算
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Li_3Sn的电子和几何结构:第一原理计算 被引量:3
5
作者 陈国桢 吴顺情 朱梓忠 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期35-38,共4页
CuSn化合物在近来的锂电池负极材料研究中引起了相当的重视.使用基于混合基表示的第一原理赝势法,研究了Li插入CuSn完全替代了Cu而且占满所有间隙位置后形成的Li3Sn的电子与几何结构性质.给出了其"结构~能量"关系图,电子能... CuSn化合物在近来的锂电池负极材料研究中引起了相当的重视.使用基于混合基表示的第一原理赝势法,研究了Li插入CuSn完全替代了Cu而且占满所有间隙位置后形成的Li3Sn的电子与几何结构性质.给出了其"结构~能量"关系图,电子能带结构,电子态密度以及电荷密度分布等. 展开更多
关键词 几何结构 计算 Li3Sn 第一原理势法 电子结构 锂离子电池 负极材料
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第一性原理计算Cu、Co含量对 CoCuFeNi系高熵合金的影响 被引量:7
6
作者 王根 李新梅 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期3189-3195,共7页
随着对高熵合金的深入研究,通过实验建立高熵合金主要元素对合金性能的影响规律与机制,工作量较大并存在较大的不确定性,基于密度泛函理论的第一性原理计算可以很好地解决这类问题。通过计算,可以从原子、分子层面来讨论材料的显微结构... 随着对高熵合金的深入研究,通过实验建立高熵合金主要元素对合金性能的影响规律与机制,工作量较大并存在较大的不确定性,基于密度泛函理论的第一性原理计算可以很好地解决这类问题。通过计算,可以从原子、分子层面来讨论材料的显微结构和性能。采用基于平面波赝势的CASTEP的方法对CoCuxFeNi(x=0.5,1.0,1.5)高熵合金以及CoxCuFeNi(x=0.5,1.0,1.5)高熵合金进行第一性原理计算,并对晶体结构以及力学性能进行了研究。结果表明,随Cu含量的增加,晶格常数增大,密度不断减小,结合能不断降低,CoCu0.5FeNi的体积模量K、剪切模量G、弹性模量E以及硬度均高于其它Cu含量的CoCuxFeNi高熵合金,但热力学稳定性较差;随Co含量的增加,晶格常数减小,密度不断增大,结合能不断升高,Co1.5CuFeNi的体积模量K、剪切模量G、弹性模量E以及硬度均高于其它Co含量的CoxCuFeNi高熵合金,但其结合能较高,在热力学条件下的稳定性较差。 展开更多
关键词 高熵合金 第一原理计算 平面波 晶体结构 力学性能
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基于第一性原理的固体界面摩擦学性能高通量计算研究
7
作者 何文豪 鲁志斌 +2 位作者 范晓丽 周峰 刘维民 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期493-500,共8页
基于第一性原理提出了自动构建计算构型-自动提交计算任务-智能分析计算数据的固体界面摩擦性能自动化计算方法,并通过并发-并行同时计算约1000个计算任务,实现了固体界面摩擦性能的高通量计算.以石墨烯/石墨烯滑动体系为例,测试了高通... 基于第一性原理提出了自动构建计算构型-自动提交计算任务-智能分析计算数据的固体界面摩擦性能自动化计算方法,并通过并发-并行同时计算约1000个计算任务,实现了固体界面摩擦性能的高通量计算.以石墨烯/石墨烯滑动体系为例,测试了高通量计算方法的可靠性.结果表明:通过该方法计算的势能面与文献中使用传统方法计算的势能面一致,摩擦系数也与试验结果相符合,从而验证了该方法的可靠性.该方法能够极大地节约科研人员使用第一性原理研究固体界面摩擦性能所需的时间. 展开更多
关键词 高通量 第一原理计算 势能 摩擦力 摩擦系数
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C_(3)N带隙调控的第一性原理研究
8
作者 赵威 袁清红 《华东师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期114-119,共6页
采用基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的第一性原理计算,研究了堆垛方式、层数及外加电场对C_(3)N的带隙调控.考察了AA-1型、AA-2型、AB-1型和AB-2型这4种堆垛结构,计算表明,AB-2型堆垛结构能量最为有利.通过HSE06杂化... 采用基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的第一性原理计算,研究了堆垛方式、层数及外加电场对C_(3)N的带隙调控.考察了AA-1型、AA-2型、AB-1型和AB-2型这4种堆垛结构,计算表明,AB-2型堆垛结构能量最为有利.通过HSE06杂化泛函对带隙进行了精确计算,发现AA型堆垛与AB型堆垛的双层C_(3)N存在较大的带隙差异,AA型堆垛结构的带隙要明显小于AB型堆垛结构.此外,还发现C_(3)N的带隙可由单层的1.21 eV调控到体相的0.69 eV;通过施加外加垂直电场,可以将具有AB-2型堆垛结构的双层、三层和四层C_(3)N半导体调控为趋于零带隙的金属. 展开更多
关键词 第一原理计算 C_(3)N 堆垛 隙调控
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闪锌矿结构AlN、AlP、AlAs和AlSb电子结构和光学性质的第一性原理研究 被引量:4
9
作者 郭永亮 焦照勇 +1 位作者 马淑红 张现周 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期670-676,共7页
本文采用基于密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势从头算量子力学方法,对闪锌矿结构AlN、AlP、AlAs和AlSb的电子结构和光学性质进行了研究.分析比较了这些化合物的能带结构、态密度、介电函数及折射率等性质,总结Al与不同Ⅴ族元素形... 本文采用基于密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势从头算量子力学方法,对闪锌矿结构AlN、AlP、AlAs和AlSb的电子结构和光学性质进行了研究.分析比较了这些化合物的能带结构、态密度、介电函数及折射率等性质,总结Al与不同Ⅴ族元素形成化合物时的性质变化规律.结果表明,四种材料有着相似的能带结构,都是间接带隙宽禁带半导体,但是在导带底AlN的能态结构与其它三种材料明显不同.随着从AlN到AlSb的变化,光学性质曲线向低能端移动(红移趋势). 展开更多
关键词 宽禁半导体 电子结构 光学性质 第一原理计算
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Mg_2Sn的Li嵌入形成能的从头计算 被引量:1
10
作者 侯柱锋 吴良根 +1 位作者 吴荣钦 朱梓忠 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期310-313,共4页
Mg2Sn是近来很受重视的锂电池负极材料.使用基于混合基表示的第一原理赝势法,计算了Mg2Sn的各种锂嵌入情况时的形成能以及相应的电子结构.讨论了锂嵌入时的体积变化、能带结构、电子态密度以及电荷分布等性质.计算表明,锂嵌入到主体材... Mg2Sn是近来很受重视的锂电池负极材料.使用基于混合基表示的第一原理赝势法,计算了Mg2Sn的各种锂嵌入情况时的形成能以及相应的电子结构.讨论了锂嵌入时的体积变化、能带结构、电子态密度以及电荷分布等性质.计算表明,锂嵌入到主体材料的间隙位置时平均每个锂原子的形成能都大致在2.2eV. 展开更多
关键词 锂电池 负极材料 Mg2Sn 锂原子嵌入 形成能 从头计算 第一原理势法 电子结构
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边缘掺杂对应力作用下锯齿型石墨烯纳米带I-V特性的影响
11
作者 廖文虎 郭俊吉 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2012年第6期30-33,共4页
利用第一性原理计算得到边缘n-型氮N和p-型氧O掺杂的6-锯齿型石墨烯纳米带在外加非轴向应力作用下的I-V特性曲线.研究结果表明,边缘掺杂在低偏压条件(VBias<0.5 V)下增强锯齿型石墨烯纳米带的导电能力,在偏压大于1.0 V后将减弱系统... 利用第一性原理计算得到边缘n-型氮N和p-型氧O掺杂的6-锯齿型石墨烯纳米带在外加非轴向应力作用下的I-V特性曲线.研究结果表明,边缘掺杂在低偏压条件(VBias<0.5 V)下增强锯齿型石墨烯纳米带的导电能力,在偏压大于1.0 V后将减弱系统的导电能力;外加非轴向应变却能在较宽的偏压范围内增强系统的导电能力.该结果对基于锯齿型石墨烯纳米带的纳米电子、光电子器件的研究和设计具有较重要的意义. 展开更多
关键词 锯齿型石墨烯纳米 边缘掺杂 非轴向应力 第一原理计算 I-V特性
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黑磷纳米带电子结构的调控 被引量:2
12
作者 张龙 万浪辉 +1 位作者 许富明 卫亚东 《深圳大学学报(理工版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期343-349,共7页
基于密度泛函理论,从第一性原理出发,研究Armchair型和Zigzag型黑磷纳米带边缘钝化非金属原子对其电子结构性质的影响,探讨各类钝化结构的稳定性.计算结果显示,氢钝化或卤族原子钝化都能有效调节黒磷纳米带的电子能带结构;对钝化后的纳... 基于密度泛函理论,从第一性原理出发,研究Armchair型和Zigzag型黑磷纳米带边缘钝化非金属原子对其电子结构性质的影响,探讨各类钝化结构的稳定性.计算结果显示,氢钝化或卤族原子钝化都能有效调节黒磷纳米带的电子能带结构;对钝化后的纳米带加横向电场,能使其能隙随电场增加逐渐减小,最终由半导体特性转变为金属特性,但在垂直纳米带表面加电场,对能带结构不产生影响.综合考虑边缘钝化后纳米带电子结构性质及稳定性,指出氟化黑磷纳米带将很有希望成为光伏平台和纳米电子器件的理想材料之一. 展开更多
关键词 凝聚态物理 黑磷纳米 结构 钝化 稳定性 密度泛函理论 第一原理计算
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两种具有二次谐波响应的紫外透过氨基磺酸盐A(NH_(2)SO_(3))(A=Li、Na)
13
作者 莫翠伍 张刚敏 +2 位作者 吴超 黄智鹏 张弛 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1387-1396,共10页
通过简便的蒸发方法得到了2种碱金属磺酸盐非线性光学(NLO)晶体,即Li(NH_(2)SO_(3))和Na(NH_(2)SO_(3))。Li(NH_(2)SO_(3))以极性空间群Pca2_(1)(编号29)结晶。Li(NH_(2)SO_(3))的结构可以描述为由[LiO_(4)]^(7-)多面体通过共角连接与NH... 通过简便的蒸发方法得到了2种碱金属磺酸盐非线性光学(NLO)晶体,即Li(NH_(2)SO_(3))和Na(NH_(2)SO_(3))。Li(NH_(2)SO_(3))以极性空间群Pca2_(1)(编号29)结晶。Li(NH_(2)SO_(3))的结构可以描述为由[LiO_(4)]^(7-)多面体通过共角连接与NH_(2)SO_(3)-四面体相互连接而形成的三维网络。Na(NH_(2)SO_(3))以极性空间群P2_(1)2_(1)2_(1)(编号19)结晶。Na(NH_(2)SO_(3))的结构可以描述为由扭曲的[NaO_(6)]^(11-)八面体通过共角连接与NH_(2)SO_(3)-四面体相互连接而形成的三维网络。紫外可见近红外光谱表明,Li(NH_(2)SO_(3))和Na(NH_(2)SO_(3))分别具有5.25和4.81eV的大光学带隙。粉末二次谐波发生(SHG)测量显示,Li(NH_(2)SO_(3))和Na(NH_(2)SO_(3))的SHG强度分别为KH_(2)PO_(4)的0.32倍和0.31倍。第一原理计算证实,非线性光学性能主要来自氨基磺酸阴离子和碱金属氧阴离子多面体的协同作用。 展开更多
关键词 紫外非线性光学材料 二次谐波发生 第一原理计算
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Schottky势垒中的电中性能级、平均键能和费米能级
14
作者 李书平 王仁智 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期586-590,共5页
基于第一原理赝势能带计算,采用电中性能级和平均键能方法计算了7种不同半导体的Schottky接触势垒高度,结果表明2种方法都可用于计算金属 本征半导体的接触势垒高度.文中用于确定接触势垒高度的"本征半导体基态费米能级ESF,i"... 基于第一原理赝势能带计算,采用电中性能级和平均键能方法计算了7种不同半导体的Schottky接触势垒高度,结果表明2种方法都可用于计算金属 本征半导体的接触势垒高度.文中用于确定接触势垒高度的"本征半导体基态费米能级ESF,i"不同于半导体物理中所指的"本征费米能级Ei".n型半导体接触势垒、p型半导体接触势垒和本征半导体势垒,三者在接触界面附近的费米能级都是"钉扎"于本征半导体基态费米能级ESF,i,是此三者的接触势垒高度大致相同的原因. 展开更多
关键词 Schottky势垒 电中性能级 平均键能 费米能级 半导体 接触势垒高度 第一原理赝势能带计算
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LiCoO_2的体态几何与电子结构的理论研究 被引量:2
15
作者 胡利云 杨琪 +1 位作者 嵇英华 欧阳楚英 《江西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第6期518-524,共7页
采用基于局域密度泛函理论和第一性原理赝势法 ,选择GGA交换关联势 ,使用自洽投影缀加平面波方法 ,对锂离子电池正极材料LiCoO2 的原子几何结构与电子结构进行了理论研究 .给出了其结构———总体态密度与分波态密度、电荷密度分布以及... 采用基于局域密度泛函理论和第一性原理赝势法 ,选择GGA交换关联势 ,使用自洽投影缀加平面波方法 ,对锂离子电池正极材料LiCoO2 的原子几何结构与电子结构进行了理论研究 .给出了其结构———总体态密度与分波态密度、电荷密度分布以及能带结构等 ,并对三种超晶胞模型进行了简要对比研究 .计算结果表明 :三种模型在计算上是等价的 ;完全驰豫后所得的晶体结构、晶格常数。 展开更多
关键词 电子结构 自洽 结构 等价 密度泛函理论 第一原理 几何 计算结果 理论研究
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染料敏化太阳能电池界面电荷转移机理 被引量:1
16
作者 杨金龙 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1554-1555,共2页
近日,中国科学院半导体研究所骆军委研究员课题组在Marcus电荷转移理论的基础上使用第一性原理计算方法对染料敏化太阳能电池中的界面电荷转移速率进行了抽丝剥茧式的研究,在比较了TiO2基和ZnO基染料敏化太阳能电池界面电荷转移过程后,... 近日,中国科学院半导体研究所骆军委研究员课题组在Marcus电荷转移理论的基础上使用第一性原理计算方法对染料敏化太阳能电池中的界面电荷转移速率进行了抽丝剥茧式的研究,在比较了TiO2基和ZnO基染料敏化太阳能电池界面电荷转移过程后,他们发现TiO2和ZnO等宽禁带半导体作为电荷转移的受主需要密集的带边电子态,这些带边电子态各自提供了电荷转移通道。 展开更多
关键词 电荷转移 界面态 第一原理计算 宽禁半导体 染料敏化 电池效率 染料分子 抽丝剥茧 半导体电极
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Ti,Na与O2反应机理的理论研究
17
作者 赵丽珍 吕文彩 +1 位作者 李晓平 秦薇 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2440-2447,共8页
基于MP2/6-311+G(d)水平,分别对过渡金属Ti和碱金属Na与O2的反应机理进行了研究.比较了Ti和Na分别以垂直O—O键和沿着O—O键的方向逼近O2,以及中性体系Ti/Na+O2和带1个负电荷的体系(Ti/Na+O2)-的情况.详细分析了不同反应路径的结合能和... 基于MP2/6-311+G(d)水平,分别对过渡金属Ti和碱金属Na与O2的反应机理进行了研究.比较了Ti和Na分别以垂直O—O键和沿着O—O键的方向逼近O2,以及中性体系Ti/Na+O2和带1个负电荷的体系(Ti/Na+O2)-的情况.详细分析了不同反应路径的结合能和电荷变化的曲线,预测了最佳反应方式.结果表明,垂直接近方式要比水平接近方式更具有优势;体系带一个负电荷(Ti/Na+O2)-有利于金属与O2的结合.同时,计算结果表明在Ti+O2和(Ti+O2)-体系中Ti容易与单态的O2结合;在中性体系中Na也容易与单态O2结合,而在(Na+O2)-体系中Na与三态O2的结合更稳定.在CCSD(T)/6-311++G(3df)//MP2/6-311+G(d)水平下,计算了Ti+O2和(Ti+O2)-的反应势能面. 展开更多
关键词 TI NA O2 反应机理 势能 第一原理计算
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高温高压下Superhydrous phase B的弹性性质
18
作者 杨大鹏 吴忠庆 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期684-,共1页
过渡带的矿物具有非常大的储水能力,俯冲过程可能会输运大量的水到过渡带中(Hirschmann,2006),包括超级含水相B在内的一系列的稠密的含水的硅酸镁相被认为是输运水的主要载体,超级含水相B可以在过渡带以及下地幔顶部稳定存在,它可以存... 过渡带的矿物具有非常大的储水能力,俯冲过程可能会输运大量的水到过渡带中(Hirschmann,2006),包括超级含水相B在内的一系列的稠密的含水的硅酸镁相被认为是输运水的主要载体,超级含水相B可以在过渡带以及下地幔顶部稳定存在,它可以存贮高达5.8%的水,因此,大量的水可能会通过超级含水相B传输到过渡带和下地幔顶部中(Rosa,2015)。 展开更多
关键词 弹性性质 过渡 第一原理计算 下地幔 硅酸镁 温度效应 俯冲板块 地球物理 地球内部 弹性特性
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