Ca9Fe(PO4)6(OH)2的电子结构与形成能的第一性原理计算

马喜军，龚艳荣，高 涛，2，杨明理(.四川大学原子与分子物理研究所，四川 成都 60065；2.四川大学高能密度物理及技术教育部重点实验室，四川 成都 60064)

Ca9Fe(PO4)6(OH)2的电子结构与形成能的第一性原理计算

马喜军1，龚艳荣1，高 涛1，2，杨明理1
(1.四川大学原子与分子物理研究所，四川 成都 610065；2.四川大学高能密度物理及技术教育部重点实验室，四川 成都 610064)

摘 要：基于第一性原理和热力学统计原理计算了单个Fe2＋替代羟基磷灰石晶胞中Ca2＋后晶体(Ca9Fe(PO4)6(OH)2)的电子结构和能够说明替代后结构稳定性的替位缺陷形成能.电子结构计算得出(Ca9Fe(PO4)6(OH)2)的带隙值是1.85eV，而没有掺杂的是4.93eV，两者态密度特征相似，只是前者峰值变小了.理论形成能和溶液环境中的形成能的计算结果都表明Ca(B)更易被取代，但是两种形成能的值都大于0eV，具体是理论缺陷形成能的值都在7eV到8eV之间，溶液环境中的缺陷形成能主要和替代的位置、溶液的pH值以及Fe2＋在溶液中的浓度有关，且其值大于0eV，说明它们需要吸热才能发生替代，所以在羟基磷灰石中Fe2＋替代Ca2＋不容易发生.

关键词：替代；形成能；电子结构；热稳定性

人的骨头、牙齿以及许多病理性钙化的主要无机成分是羟基磷灰石(HA)[Ca10(PO4)6(OH)2]，它主要应用于医学领域.牙釉质是人体最坚硬的部分，有研究得出羟基磷灰石的质量比重达到97%，体积比达到92%[1]，羟基磷灰石陶瓷似乎是最适合替代硬组织修复的材料，它具有与硬组织、皮肤和肌肉组织非常好的生物相容性[2-3].

很多实验表明羟基磷灰石的生物特性……