彭　飞

(上海电子信息职业技术学院电子工程系,上海　201411)



Cr2AlC中空位相关属性及电子结构的第一性原理研究

彭飞

(上海电子信息职业技术学院电子工程系,上海201411)

通过第一性原理研究了Cr2AlC中空位对其结构和电子性质的影响.在Cr2AlC中，Cr,Al和C空位形成能分别为1.15eV(Cr-poor)、-1.93eV(Cr-rich)，2.02eV(Al-poor)、-4.38eV(Al-rich)和 1.14eV(C-rich)、-3.05eV(C-poor). 计算结果表明,Al空位的形成能相对较大，这意味着在Cr2AlC中，Al空位最不容易形成;在一定温度下，Cr2AlC中Al空位的浓度较低；通过态密度的研究发现，在Cr2AlC中，Cr-C共价键和Cr-Al金属键共存；当形成Al空位时，Cr2AlC的导电性明显降低.

Cr2AlC；第一性原理；空位；形成能；共价键

作为一种新兴的金属陶瓷材料，MAX相材料自1960年被Nowotny等发现以来，已经受到了广泛关注[1-2].这类层状六角形结构材料的一般通式为Mn+1AXn，其中M代表元素周期表中的过渡金属元素，A主要由第三或者第四主簇元素构成，X指C或N原子，n一般可以取1，2或3.MAX相材料晶体结构空间群为P63，晶格常数a=b=0.286nm，c=1.282nm，属于密排六方的碳化物或氮化物，相近邻的M层原子被A层原子周期性隔开，且X原子位于M原子构成八面体间隙中心，形成所谓的M6A结构.MAX相材料由于兼具金属和陶瓷性能而引起人们广泛研究.类似于陶瓷，MAX相材料展现出较高的强度、熔点和热稳定性，还具有优越的抗氧化性能；此外，具有金属良好的导电导热性、可加工性、抗疲劳和抗热冲击性等.正是由于MAX相材料具备这些优良的性能，使其在电触头、高温材料、涂层材料以及核反应堆等领域有了很好的应用潜能和价值，尤其作为未来核反应堆结构材……