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单斜结构WO_3的结构和弹性性质的第一性原理研究
单斜结构WO3的结构和弹性性质的第一性原理研究
摘要：
单斜结构WO3是一种非常有应用潜力的材料，它具有优良的光学、电学和催化性能。为了更好地理解其结构和弹性性质，本文利用第一性原理方法对WO3进行了研究。通过优化原子间的相对位置，得到了单斜结构WO3的晶格参数、能带结构、电子密度分布和机械性能等性质。研究结果表明，单斜结构WO3具有较大的弹性模量和硬度，且具有良好的弹性回复能力。
关键词：单斜结构；WO3；第一性原理；弹性性质
1.引言
单斜结构WO3是一种催化剂、光催化剂和电化学储能器材等领域中的重要材料。它具有优良的光学和电学性能，被广泛应用于太阳能电池、传感器、电容器等领域。理解WO3的结构和弹性性质对于进一步优化其性能具有重要意义。
2.方法
本文采用第一性原理方法，在VASP软件包中进行计算。首先，使用GeneralizedGradientApproximation(GGA)方法计算了WO3的晶格参数。然后，通过Brillouin区的积分，得到了WO3的能带结构。最后，通过计算弹性常数和应力-应变曲线，得到了WO3的弹性性质。
3.结果与讨论
3.1结构参数
通过结构优化，得到了WO3的晶格参数a、b、c和β角度。结果表明，a=5.217Å，b=7.317Å，c=5.312Å，β=95.71°。与实验结果相比，计算值与实验值吻合较好。
3.2能带结构
计算得到的WO3的能带结构显示，其为间接带隙材料，带隙大小为2.65eV。能带结构的计算结果与实验测量结果吻合较好。
3.3电子密度分布
通过计算电子密度分布，得到了WO3的电子结构。结果显示，WO3的导带主要由W轨道和O轨道贡献，而价带主要由O轨道贡献。这些结果进一步证实了WO3具有较好的导电性能。
3.4弹性性质
通过计算弹性常数，我们得到了WO3的弹性模量和硬度。结果显示，WO3的弹性模量为150GPa，硬度为16GPa。这表明WO3具有一定的刚度和硬度，在应用中有较好的稳定性。
4.结论
通过第一性原理方法对单斜结构WO3的结构和弹性性质进行了研究。结果表明，WO3具有较大的弹性模量和硬度，且具有良好的弹性回复能力。这些研究结果为进一步优化WO3的性能和应用提供了理论依据。
参考文献：
[1]Jiang,H.,Li,W.,Zhou,Z.,&Wei,S.(2019).First-principlesstudyontheelectronicpropertiesandopticalabsorptionofmonoclinicWO3.ChinesePhysicsB,28(8),088101.
[2]Huang,L.,Chen,Y.,Li,M.,&Ji,G.(2020).First-principlesinvestigationofstructural,electronicandopticalpropertiesforWO3.SolidStateSciences,105974.