首先对高压科学与计算物理进行简单的概述，介绍Tomas-Fermi模型、Hohenberg-Kohn定理、Kohn-Sham方程及交换关联泛函，为后续第一性原理计算提供理论框架。阐述赝势方法、晶格动力学等关键技术，支撑高压下材料的电子结构、弹性性质与动力学稳定性分析。聚焦于晶体结构预测方法，介绍了包括粒子群优化算法在内的结构搜索算法。重点介绍了CALYPSO晶体结构预测软件的应用及其在高压相结构搜索中的高效性与可靠性。 Rh-Si化合物的相稳定性、物理性质和硬度的第一性原理研究。高压下RhSi的结构相变、弹性性质和硬度的理论研。地核压力下Ni-Si化合物的晶体结构和物性研究。高压下Si3B的结构相变、电子性质、硬度和超导电性的研究。高压下Si3N4的结构相变、电子性质和硬度的理论研究。最后展望了未来硅化物材料领域的研究方向，指出了未来可能的应用场景和研究挑战，提出了继续探索新材料的建议。

目 录
第1章 绪论 1
1.1 高压物理背景 1
1.1.1 高压科学 1
1.1.2 高压计算物理 5
1.2 物质的结构与性能 7
1.3 硅化物的研究现状与应用 9
第2章 理论方法 12
2.1 密度泛函理论 12
2.1.1 Thomas-Fermi模型 12
2.1.2 Hohenberg-Kohn定理 13
2.1.3 Kohn-Sham方程 13
2.1.4 交换关联函数 14
2.2 第一性原理计算 14
2.2.1 赝势方法 15
2.2.2 晶格动力学 16
2.3 晶体结构预测 18
2.3.1 粒子群优化算法 18
2.3.2 CALYPSO软件包 20
2.4 量化软件包简介 22
第3章 RhSi体系的结构和物性 24
3.1 研究背景 24
3.2 计算方法 26
3.3 结果与讨论 28
3.3.1 RhSi体系的结构特点 28
3.3.2 RhSi体系的稳定性和弹性性质 32
3.3.3 RhSi体系的电子性质 37
3.3.4 RhSi体系的硬度 39
本章小结 40
第4章 高压下RhSi的结构和物性 42
4.1 研究背景 42
4.2 计算方法 44
4.3 结果与讨论 44
4.3.1 高压下RhSi的结构特点 44
4.3.2 高压下RhSi的稳定性 45
4.3.3 高压下RhSi的弹性性质 46
4.3.4 高压下RhSi的电子性质 49
4.3.5 高压下RhSi的硬度 50
本章小结 51
第5章 地核压力下镍硅化合物的结构和物性 52
5.1 研究背景 52
5.2 计算方法 54
5.3 结果与讨论 55
5.3.1 地核压力下镍硅化合物的结构特点 55
5.3.2 地核压力下镍硅化合物的稳定性 56
5.3.3 地核压力下镍硅化合物的电子性质 58
5.3.4 地核压力下镍硅化合物的声速度各向异性 60
本章小结 62
第6章 高压下Si3B的结构和物性 63
6.1 研究背景 63
6.2 计算方法 64
6.3 结果与讨论 65
6.3.1 高压下Si3B的结构特点 65
6.3.2 高压下Si3B的动力学和力学稳定性 68
6.3.3 高压下Si3B的电子性质 70
6.3.4 高压下Si3B的硬度 72
6.3.5 高压下Si3B的超导电性 77
本章小结 78
第7章 高压下Si3N4的结构和物性 79
7.1 研究背景 79
7.2 计算方法 81
7.3 结果与讨论 82
7.3.1 高压下Si3N4的结构特点 82
7.3.2 高压下Si3N4的动力学和力学稳定性 85
7.3.3 高压下Si3N4的电子性质 88
7.3.4 高压下Si3N4的拉伸强度 90
本章小结 91
第8章 总结与展望 92
8.1 总结 92
8.2 展望 94
参考文献 95