1. 研究目的与意义
研究背景：
作为改变物质状态的基本参数之一，压力可以像温度一样使材料的结构和性质发生变化，从而使之发生相变。高压相变的研究不仅可以揭示物质在高压下的许多特殊行为，而且还为高压合成提供重要的理论与实验依据。因而高压相变成为探索新物质一个不可或缺的维度。半导体材料的高压结构相变一直以来都是实验和理论研究的热点话题。尤其是硅(Si)，这种在地球上除了O以外富含最多的元素，因为单晶硅和多晶硅的广泛用途使其成为半导体元素中研究最多的物质之一。另外，Si一度被认为是地核中Fe合金所含有的最重要的轻元素，因此研究Si在高温高压下的性质以及结构相变对地核的探索至关重要。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
Si在高压下具有丰富的相结构，本论文拟研究cd-，-tin-，sh-，dhcp-，hcp-和fcc-Si六种结构在高压下的性质。本研究通过第一性原理软件vasp计算这些结构在不同体积下的总能，得到能量与体积(E-V) 的变化关系，并通过三阶BM方程进行拟合得到各结构的平衡性质，而后通过准简谐模型软件GIBBS2计算各结构在不同压力下的吉布斯自由能，最后根据能量差确定各相转变压力。
3. 研究的方法与步骤
研究方法：(1) 复习量子力学和热学，了解密度泛函理论的第一性原理，准简谐近似(Quasi-harmonic approximation QHA)和吉布斯自由能；
(2)利用VESTA软件建立Si元素各结构模型；
(3)利用基于密度泛函理论的第一性原理方法（借助VASP软件包）研究所构建的Si六种结构的基态性质和状态方程；
(4) 借助准简谐模型软件GIBBS2拟合出各结构不同压力下的吉布斯自由能，最后根据自由能差确定相转变压力。
研究步骤：
(1)根据老师给出的论文及相关资料，深入理解课题的研究背景，构建Si 的cd，β-tin，sh，dhcp，hcp，fcc结构模型。
(2)定期地和指导老师以及其他同学进行交流和探讨，并利用第一性原理计算软件包计算所研究的多种结构在高压下的热力学性质.
(3)分析计算结果，根据数据画出图形，并撰写论文，同时关注相关信息，及时修改论文。
4. 参考文献
[1] Kodiyalam S, Kalia R K, Kikuchi H, et al.Grain boundaries in gallium arsenide nanocrystals under pressure: a Parallelmolecular-dynamics study[J]. Physical Review Letters, 2001,86(1):55-58.
[2] Malone B D, Louie S G,Cohen M L. Electronic and optical properties of body-centered-tetragonal Si andGe[J]. Physical Review B: Condensed Matter, 2010, 81(11):9003.
5. 计划与进度安排
(1)2024年02月28日-03月04日 学生完成开题报告；
(2)2024年03月07日-06月01日 学生按照开题报告撰写毕业论文；
(3)2024年04月11日-04月22日 进行中期检查；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
