分子動(dòng)力學(xué)模擬非晶態(tài)鈦酸鍶.pdf

1、欽酸鐫材料是重要的鈣欽礦結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)也是重要的鐵電原型材料，具有非常優(yōu)良的鐵電/介電性能，是近年來大量研究的功能材料之一。其薄膜型材料被選用于高頻率敏感微波器件;鐵電薄膜還可以作為一種新型介電材料，在非揮發(fā)性動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲器上擁有非常好的應(yīng)用前景。對欽酸銘而言，低溫物理沉積或SOL-GEL方法制備的欽酸銀薄膜為非晶態(tài)，為了應(yīng)用欽酸銘的特殊性能，需要做晶化處理。研究非晶態(tài)及其晶化過程中的結(jié)構(gòu)特征、動(dòng)力學(xué)特征及其原子、離子的微觀運(yùn)動(dòng)機(jī)制是研

2、究其晶化機(jī)制與動(dòng)力學(xué)的重要內(nèi)容。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展和推廣普及，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)己經(jīng)成為一種重嬰的研究手段，且具有實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)不可替代的優(yōu)勢，在許多領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。在原子級別的模擬中，分子動(dòng)力學(xué)(簡稱MD)模擬以其具有實(shí)在的動(dòng)力學(xué)含義和原子運(yùn)動(dòng)軌跡的優(yōu)勢，在材料模擬中的應(yīng)用正逐步擴(kuò)大。本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法模擬非晶態(tài)欽酸鰓的結(jié)構(gòu)特征與動(dòng)力學(xué)特征。因?yàn)榉蔷B(tài)材料結(jié)構(gòu)無序的特征，分子動(dòng)力學(xué)模擬非晶態(tài)材料的困難在于建立正

3、確的非晶構(gòu)型。目前常用的方法是在模擬中將晶體熔化，然后快速冷至室溫得到的構(gòu)型作為晶化的起始構(gòu)型。 分子動(dòng)力學(xué)模擬假定絕熱近似嚴(yán)格成立，原子的受力全部歸結(jié)到相互作用勢中，原子運(yùn)動(dòng)遵從哈密頓力學(xué)方程(可化為牛頓運(yùn)動(dòng)方程)。模擬體系的原子在牛頓運(yùn)動(dòng)方程控制下運(yùn)動(dòng)，形成運(yùn)動(dòng)軌跡，通過統(tǒng)計(jì)物理的方法，獲得體系瞬態(tài)和一定時(shí)間間隔內(nèi)的一系列特征如結(jié)構(gòu)特征、動(dòng)力學(xué)特征等，從而達(dá)到了解特定條件(溫度、壓力等)下體系的變化過程及外部條件隊(duì)體系變化的

4、影響，以對實(shí)驗(yàn)研究做出定性或定量的方向性指導(dǎo)。 本文作者采用MOLDY軟件作分子動(dòng)力學(xué)模擬，VMD作可視化工具和軌跡分析工具，采用PIM勢作為原子相互作用勢函數(shù)，研究欽酸銘的晶體特征和熔化、淬火過程。通過模擬欽酸惚晶體的晶格常數(shù)，可以修正PIM勢參數(shù)及確定模擬步長、截?cái)喟霃降葏?shù):通過模擬熔化、淬火過程，獲得非晶態(tài)欽酸銀，并進(jìn)一步分析非晶態(tài)欽酸銘的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)特征。模擬中，采集并研究了偏徑向分布函數(shù)、能量體積、原子構(gòu)型、擴(kuò)散系數(shù)