基于DFT+U的方法:二氧化铀中点缺陷稳定性研究

摘要

由于二氧化铀中铀原子5f电子的强关联效应,传统的第一性原理密度泛函的方法无法正确的预测出二氧化铀的性质.因此我们采用基于密度泛函理论加Hubbard U项的方法对二氧化铀中的点缺陷进行了计算.在非化学计量比的二氧化铀UO2±x结构中,对不同超原胞的氧间隙原子、氧空位以及铀空位的形成能进行了详细的数值计算,进而研究了缺陷结构的体积和总能的变化规律.在氧缺陷的计算中,发现除氧二聚体的情况除外,随着非化学计量参数x的增加,整个系统的体积呈线性减少的变化;而对于铀空位的计算中,缺陷结构的体积呈现单调非线性的缩小变化.