氧化鋅團簇高壓相變的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、ZnO因其各種優(yōu)良的性能，具備很好的應(yīng)用前景。ZnO納米材料由于其材料顆粒的尺寸小，比表面積大，從而具有明顯的表面與界面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，體積效應(yīng)與量子隧道效應(yīng)以及高分散性等特點，使其在光、電、磁、化學(xué)等方面具有比塊體氧化鋅更優(yōu)越的性能。ZnO常溫常壓下為四近鄰的纖鋅礦結(jié)構(gòu)，當(dāng)外加壓強到9GPa時，會轉(zhuǎn)變?yōu)榱彽膸r鹽礦結(jié)構(gòu)。由于表面效應(yīng)ZnO團簇的相變壓強大于塊體的相變壓強。兩維的納米片，一維的納米線和納米棒的高壓分子動力學(xué)模擬都顯

2、示其都存在五近鄰的中間結(jié)構(gòu)，但是對于零維的ZnO團簇還有待進(jìn)一步研究。本論文采用分子動力學(xué)模擬方法，分別對不同表面形貌的ZnO團簇進(jìn)行高壓相變模擬來研究ZnO團簇的從纖鋅礦結(jié)構(gòu)到巖鹽礦結(jié)構(gòu)的高壓相變機制，這對發(fā)展新型ZnO半導(dǎo)體材料有一定的理論參考價值。
　　 本論文用分子動力學(xué)方法模擬了ZnO納米團簇在外加壓強下從四近鄰的纖鋅礦結(jié)構(gòu)到六近鄰巖鹽礦結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變過程，并發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)變過程受表面形貌影響很大。我們發(fā)現(xiàn)c軸對稱的六棱柱結(jié)構(gòu)多

3、面體ZnO納米團簇表面沒有紊亂結(jié)構(gòu)時，其在高壓下首先從晶體(001)和(001-)面的一邊開始沿著纖鋅礦結(jié)構(gòu)c軸方向壓縮形成完美的單一疇晶五近鄰結(jié)構(gòu)的中間態(tài)，隨著壓強繼續(xù)增加，這種五近鄰結(jié)構(gòu)將會通過在(001)和(001-)面結(jié)構(gòu)重組從鍵角由120度變成90度，轉(zhuǎn)變成單一疇晶的巖鹽礦結(jié)構(gòu)。對于有表面紊亂的多面體ZnO納米團簇來說，隨著表面紊亂的結(jié)構(gòu)形貌的區(qū)域增加，局部的形貌會變得更像球面，團簇將受到各個方向上均等的壓力，從而很難像完美形