张嵩波，张 淼，高丽丽，王永超，田原野

(北华大学理学院，吉林 吉林 132013)

Na-Si笼合物具有优异的物理性能，如光吸收特性、光伏特性及热电性质等，使其成为一种极具潜力的功能材料[1-4].目前，研究人员已经实验合成了多种不同结构的Na-Si笼合物，例如，Ⅰ型(Na8Si46)、Ⅱ型(Na24Si136)、Ⅲ型(NaxSi136)等[5-7]，并研究了制备工艺对其微观结构和性能的影响.此外，利用Na-Si笼合物作为前驱体合成Si同素异构体不仅能够使Si保持原有的骨架结构，得到常压下无法制备的Si材料，还能够赋予其新的物理性质[8].P.Toulemonde等[9]利用高温高压方法将Na-Si笼合物中的Na原子移除，发现Si笼合物具有超导特性.然而，由于Na-Si笼合物的实验合成成本较高，且往往需要在极端条件下制备，导致根据其性能要求进行材料组分、结构的选择和设计及结构与本征性质之间的关系等基本问题没有得到完全解决.

随着计算机性能的提升和计算科学的快速发展，通过晶体结构预测结合第一性原理方法对材料在极端条件下晶体结构与性质的研究引起了科研人员的关注.近年来，一种新型的具有开放骨架结构的Na-Si笼合物被人们发现[10].这种结构的Na-Si化合物不仅具有良好的物理性能，同时作为合成Si同素异构体的前驱物可以有效降低Na原子在移除过程中的势垒，得到纯的Si单质材料.例如，Strobelet等[11]报道了一种新型的开放骨架结构Na4Si24化合物，空间群为Cmcm.通过对其电学和光学性能的研究表明，这种材料表现出半导体特性，光学带隙为1.3 eV，是一种较好的光电材料.K.J.Chang等……