分子动力学模拟非晶态钛酸锶

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1、西华大学硕士学位论文Y90677乓分子动力学模拟非晶态钛酸锶材料学专业研究生李庆刚指导老师金应荣、张勤勇摘要钛酸锶材料是重要的钙钛矿结构材料，同时也是重要的铁电原型材料，具有非常优良的铁电／介电性能，是近年来大量研究的功能材料之一。其薄膜型材料被选用予高频率敏感微波器件；铁电薄膜还可以作为一种耩型会电材料，在非挥发性动态随机存储器上拥有非常好的应用前景。对钛酸锶而亩，低温物理沉积或sO卜G腿方法制备的钛酸锶薄膜为非晶态，为了应用钛酸锶的特殊性能，需要做晶化处理。研究非晶态及其晶化过程中的结构特征、动力学特征及其原予

2、、离子的微观运动极制是研究其晶化枫制姆动力学的重要内容。随着计算机技术的曰益发展和推广普及，计算机模拟技术已经成为一种重要的研究手段，且具有实验研究技术不可替代的优势，在诲多领域得到了很好的应埔。在原子级别的模拟中，分子动力学(MolecularDynalllics，简称∞)模拟以其具有实在的动力学台义和原子运动轨迹的优势，在材料模拟中如应用正逐步扩大。本文采用分子动力学模拟方法模拟菲晶态钛酸键的结构特征与动力学特征。因为j}晶态材料结构无序的特征，分子动力学模拟非晶态材料的困难在于建立正确的非晶构型。目前常用的方

3、法是在模拟中将晶体熔化，然后快速冷至室温得到豹构型作为晶他的起始构型。分子动力学模拟假定绝热近似严格成立，原予的受力全部归结到相互作用势中，原子运动遵从晗密顿力学方程(爵化为牛顿运动方程)。模拟体系的原子在牛顿运动方程控制下运动，形成运动轨迹，通过统计物理的方法，获得体系西华大学硕士学位论文瞬态和一定时间闻隔内的一系列特镊如结构特征、动力学特征镣，从而达到了磐特定条{孛(温疫、嚣力等)下蒋系豹变纯遘程及外郝条释酞体系交讫懿影嚷，以对实验研究做出定性或定量的方向性指导。本文作者采用MOLDY软件作分子动力学模拟，VM

4、D作可视化工具和轨遮分撰工具，※鼹PI鹱(Partiallyionic∞del)势绍必骡子稳互佟惩势函鼗，磷究钛酸键的龋体特征和熔化、淬火过糕。通过模越钛酸锶晶体的龋格常数，可以修正PIM辨参数及确定模拟步长、截断半径等参数；通过模拟熔化、淬火过程，获得非晶态钛酸锶，并进一步分析非晶态钛酸锶的结构、动力学特征。模拟中，采集葬磷巍了编径淘分密函鼗、裁爨俸黎、舔予稳鬻、扩鼗系数、琵位鼗镳翅分布等重骚结构信息。从这些信息中，我们得出：熔化过程中能鼹体系的突变，确定熔点为2420K；非晶态基本保持了液态的结构特征。AB03

5、型材料中，Ti一0键超劐关键兹终蠲。嚣曩态下，弧．O键键长是1．945矗，键角主要分毒褒95．5～122．54，平均醚位数为4．92。非晶态中的瓤-O配位以5黼位为主，约蠢60％，同时包含少量的4、6配位。从而分析了Sr]ri吼熔化过程和得到非晶态淬火过程的结构和其属{生的变但。邋过不同的模拟速率探讨最健模拟结果。关键词：钛酸锶，分子动力学，熔化，淬火，非晶态与动力学特征II嚣牮夫学颈±擎蕴论文MOleculardynamicssiInulationinamorphousSrTi03Mate矗alSeiencePo

6、s蟾raduate：Q。G．LiSuper、，isor：Y．R．量n，Q．Y，zhangAbstraetSfri03isakindofimponantf色rTDelectricmaterial谢mperovskitetypestnlctm．Becauseofit’sexceUentfeHoelectricanddielectricpropenies，SrTi03hasbeenmostintensiVelystudiedrecen￡years．Thismate一出hasbeenwidelyusod，such8S遗艇醵

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8、n鼢珐amo零ho黼s瞧te．Forthesakeofapplyingi拓speda差pfopenies，氆e五lmsmustbecrystallizedbyfollowedaIlllealingpmcess．111estnl啪鹏a11dkineticcharacteristicsofamomhousstateisessentialtobestIldiedf