玻璃態(tài)金屬氧化物(ZrO-,2-，GeO-,2-)結(jié)構(gòu)及空位分析：分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、氧化鋯（ZrO2）因其優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)，被廣泛的應(yīng)用于特種陶瓷、電子材料、固體氧化物燃料電池等領(lǐng)域；高溫下，ZrO2具有優(yōu)良的氧離子導(dǎo)電性，導(dǎo)電機(jī)理尚不明確；同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)ZrO2薄膜的過(guò)程中，非晶態(tài)ZrO2低溫下易重結(jié)晶，如何提高其重結(jié)晶溫度也成為研究熱點(diǎn)之一。 GeO2因其具有與SiO2相似的結(jié)構(gòu)，并且二者同時(shí)是存在與自然界中的天然的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，GeO2在高壓下會(huì)經(jīng)歷獨(dú)特的壓力誘導(dǎo)的相變。 我們用MD模

2、擬，采用“熔融-急冷”技術(shù)產(chǎn)生并計(jì)算了玻璃態(tài)ZrO2的結(jié)構(gòu)。在以0．1K/ps的急冷過(guò)程中，基于勢(shì)能、平均配位數(shù)隨溫度的變化，得出結(jié)論：ZrO2玻璃態(tài)相變發(fā)生在2200～2000K區(qū)間。 我們采用Gianluca Malavasi等人的空位算法，結(jié)果顯示，2200K與2000K的體系比液態(tài)與玻璃態(tài)ZrO2更加松散。α-ZrO2的空位分布（Ri）呈雙峰分布，最高峰值半徑為0．8A；l-ZrO2的空位分布呈單峰分布，峰值對(duì)應(yīng)的空位半

3、徑較大，說(shuō)明液態(tài)比玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)更松散。我們用瓶頸半徑（Rb）分析了空位及粒子間通道的大小，玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)的最大概率Rb值為0．8A，最大的通道半徑為2．2A。空隙率計(jì)算顯示，液態(tài)與玻璃態(tài)具有更大的空隙率，而在玻璃態(tài)相變區(qū)域，空隙率較小。 我們采用分子動(dòng)力學(xué)模擬分析了壓力誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)相變及空位結(jié)構(gòu)變化，壓力由1GPa，以2GPa為間隔，最終加壓至25GPa。結(jié)果顯示，結(jié)構(gòu)變化為漸變過(guò)程，即四配位、五配位、六配位結(jié)構(gòu)并存。體系密度變化及四面