Cu3Au中空位及其迁移机制的计算机模拟

采用Finnis-Sinclair类型的多体势模型,用分子动力学方法对L1_2型有序金属间化合物Cu_3Au中的单、双空位进行了计算机模拟研究.选取了空位的三种可能的迁移方式,计算了单、双空位的迁移激活能.这三种迁移方式是:最近邻空位跳跃、一组由相关的六步最近邻跳跃构成的空位循环运动和次近邻空位跳跃.计算了单空位的形成能和双空位的结合能.讨论了对扩散起主要作用的微观机制.所得计算结果与实验值符合得很好. 关键词：     

氧空位迁移造成的氧化物介质层时变击穿的蒙特卡罗模拟

基于氧空位在金属氧化物内部迁移的微观机理,利用蒙特卡罗方法建立了一种新型的可模拟金属氧化物介质时变击穿的模拟工具.利用建立的模拟工具研究了界面形成氧空位迁移功函数对介质层击穿行为的影响.该工具可应用于金属氧化物半导体晶体管栅介质击穿研究并准确评估其可靠性.     

磁场对水作用机制的计算机模拟研究

介绍了对水系统进行计算机模拟研究的方法和常用的一些位势模型，报道了磁处理水研究进展和计算机模拟研究的一些结果。     

NiAl化合物表面成分的准标度关系与偏离放大效应

研究金属间化合物NiAl的表面结构和成分对于理解其抗氧化机制、断裂过程等非常重要. 采用巨正则系综Monte Carlo方法对NiAl内部和(110)表面层的原子分布、点缺陷浓度、长程序参数等进行了模拟计算,发现1273 K温度的NiAl化合物在富Al段表面层和内部成分比例之间存在准标度关系,合金成分比例对化学计量比的偏离在表面层被放大,放大系数超过30倍. 关键词： 金属间化合物 NiAl 表面 准标度关系     

液态合金NiAl凝固过程中微观结构转变的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法对液态NiAl凝固过程进行了研究 ,考察了不同冷却速度下液态NiAl结构变化特点 ,原子间相互作用势采用F S多体势 ,结构分析采用键取向序和对分析技术 .计算结果表明 ,冷却速度对液态NiAl结构转变有重要影响 ,在不同的冷却速度下 ,NiAl凝固过程出现了明显不同 ,冷速为 4× 10 13 和4× 10 12 K/s时 ,NiAl快速凝固为无序的非晶体结构 ;而在较慢的 8× 10 11K/s冷速下 ,NiAl凝固为晶态结构 .给出了不同冷却速度下液态NiAl结构转变的微观信息 .     

热迁移对Cu/Sn/Cu焊点液-固界面Cu6Sn5生长动力学的影响

电子封装技术中, 微互连焊点在一定温度梯度下将发生金属原子的热迁移现象, 显著影响界面金属间化合物的生长和基体金属的溶解行为. 采用Cu/Sn/Cu焊点在250℃和280℃下进行等温时效和热台回流, 对比研究了热迁移对液-固界面Cu₆Sn₅生长动力学的影响. 等温时效条件下, 界面Cu₆Sn₅生长服从抛物线规律, 由体扩散控制. 温度梯度作用下, 焊点冷、热端界面Cu₆Sn₅表现出非对称性生长, 冷端界面Cu₆Sn₅生长受到促进并服从直线规律, 由反应控制, 而热端界面Cu₆Sn₅生长受到抑制并服从抛物线规律, 由晶界扩散控制. 热端Cu 基体溶解到液态Sn中的Cu原子在温度梯度作用下不断向冷端热迁移, 为冷端界面Cu₆Sn₅的快速生长提供Cu 原子通量. 计算获得250℃和280℃下Cu原子在液态Sn中的摩尔传递热Q^*分别为14.11和14.44 kJ/mol, 热迁移驱动力F_L分别为1.62×10^-19和1.70×10^-19 N.     

难熔元素钨在NiAl位错体系中的占位及对键合性质的影响

用第一性原理离散变分方法研究了难熔元素钨(W)在金 属间化合物NiAl<100>(010)刃型位错体系中的占位以及对键合性质的影响, 计算了纯位错体系和掺杂体系的能量参数(结合能、 杂质偏聚能及原子间相互作用能)、 态密度和电荷密度分布. 体系结合能和杂质偏聚能的计算结果表明: 难熔元素W优先占据Al格位. 此外,由于难熔元素W的4d轨道与近邻基体原子Ni的3d轨道和Al的3p轨道的杂化, 使得掺杂体系中难熔元素W与近邻基体原子间的相互作用能加强; 同时难熔元素W与位错芯区近邻基体原子间有较多的电荷聚集, 这表明W与近邻基体原子间形成了较强的化学键. 难熔元素W对NiAl化合物的能量及电子结构有较大的影响, 从而影响位错的运动及NiAl金属间化合物的性能. 关键词： 电子结构 位错 金属间化合物 杂质     

合金元素韧化或脆化FeAl金属间化合物的微观机制

通过测量二元FeAl以及含B，Zr或Si的FeAl合金的正电子寿命谱参数，计算合金基体和缺陷处的价电子密度.结果表明，当Al原子和Fe原子结合形成FeAl合金时，Al原子提供价电子与Fe原子的3d电子形成局域的共价键.FeAl合金基体的价电子密度很低，FeAl合金中金属键和共价键共存.FeAl合金晶界缺陷的开空间大于Fe空位或Al空位的开空间，FeAl合金晶界处的金属键合力很弱.在FeAl合金中加入少量的B，一部分B原子以间隙方式固溶到FeAl基体中，增加基体的价电子密度；另一部分B原子偏聚到FeAl合金的晶界上，也增加了晶界处的价电子密度.在FeAl合金中加入Zr，增加了合金中的金属键成分，使基体中的价电子密度增加，增强了基体中金属键合力.Zr原子的加入还降低了FeAl合金的有序度，使合金晶界容易弛豫，晶界缺陷的开空间变小.Zr原子在晶界附近出现，还增加了晶界处的价电子密度.在FeAl中加入B或Zr有利于提高合金的韧性.在FeAl合金中加入Si，晶界处的Si原子与邻近的原子形成强的共价键，使得在晶界处参与形成金属键的价电子密度降低.在FeAl中加入Si使合金更脆. 关键词：     

Au/Au(100)外延薄膜生长的计算机模拟及其微观机制研究

复旦大学现代物理研究所基于加速器的原子及原子核物理开放实验室,上海200433 关键词：     

高密度氦状态方程的分子动力学模拟研究

 用分子动力学模拟和与固氦实验等温线比较的方法,确定了高密度氦指数6势函数中劲度系数α的优选值为12.7。然后我们用这个新的α值计算了fcc固氦的状态方程及其径向分布函数,发现当把ρ限定为1.60 g/cm³时,其径向分布函数的第二个峰将在2 000 K到3 040 K区间消失,表明此时固氦的长程有序性降低,或者说发生了固-液相变过程。     

MOLECULAR DYNAMICS STUDY OF LIQUID ALUMINIUM BY EMBEDDED-ATOM METHOD

A molecular-dynamics scheme in the embedded-atom method is shown to be the efficient and accurate in studying liquid aluminium system. The ability of the method in studying liquid system is demonstrated by calculating the intent heat, self-diffusion coefficient, pair distribution function of aluminium, and so on. All of the results agree well with experimental results. The background electron density is also calculated using this method, and the result shows that a discontinuous change occurs at melting point for the electron density in the system.     

物态方程的分子动力学研究

 本文讨论了用分子动力学方法研究物态方程的基本思想。用自编的分子动力学程序（三维连续势）对Ar的物态方程作了较详细计算，得到了与实验相一致的结果。     

用正电子湮没研究NiAl中的晶体缺陷

用正电子湮没技术研究了金属间化合物NiAl的结构缺陷、淬火缺陷和电子辐照缺陷,观察了淬火缺陷和辐照缺陷的回复行为。发现在280℃左右和500℃左右有两个明显的回复阶段。实验结果分析表明:低温回复是由于空位对的退火,而高温回复是由于单空位的退火而引起,并且NiAl中空位和晶格间隙处的导电电子密度较接近,但空位处的导电电子的动量比晶格间隙处的低。 关键词：     

粗糙微通道内气体流动的分子动力学研究

为研究粗糙度对微通道内气体流动及其边界滑移性质的影响,采用分子动力学模拟方法研究了氩气在0.1 μm铂通道内的流动,通道表面粗糙度由三角粗糙元阵列构成。气体流动的边界条件决定于2个准则数: A/λ和Kn=λ/L(其中A为壁面粗糙度、λ为气体分子的平均自由程、L为流动系统的尺度)。Maxwell基于Kn的滑移模型当A/λ<0.25时适用;A/λ<1时,气体流动存在边界速度滑移,体现出稀薄效应,A/λ≈1时为无滑移,A/λ>1时为等效负滑移.     

ADATOM, VACANCY AND SPUTTERING YIELDS OF ENERGETIC Pt ATOMS IMPACTING ON Pt(100) BY MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION

We have studied the influence of incident atoms with low energy on the Pt(100) surface by molecular dynamics simulation. The interaction potential obtained by the embedded atom method (EAM) was used in the simulation. The incident energy changes from 0.1eV to 200eV, and the target temperature ranges from 100 to 500 K. The target scales are 6×6×4 and 8×8×4 fcc cells for lower and higher incident energies, respectively. The adatom, sputtering, vacancy and backscattering yields are calculated. It was found that there is a sputtering threshold for the incident energy. When the incident energy is higher than the sputtering threshold, the sputtering yield increases with the increase of incident energy, and the sputtering shows a symmetrical pattern. We found that the adatom and vacancy yields increase as the incident energy increases. The vacancy yields are much higher than those obtained by Monte Carlo simulation. The dependence of the adatom and sputtering yields on the incident energy and the relative atomistic mechanisms are discussed.     

甲烷凝结系数的分子动力学研究

对甲烷的蒸发与凝结过程进行了分子动力学模拟，采用特征时间法统计获得了甲烷在不同温度条件下的凝结系数，并与氩的凝结系数进行了比较。结果表明，甲烷与氩的凝结系数都随温度增加而减小，但温度对甲烷凝结系数的影响小于对氩凝结系数的影响，其差异可以用蒸发与凝结的过渡态理论进行解释。     

超晶格材料内部热流传递的分子动力学分析

本文用非平衡分子动力学方法计算了超晶格材料内部热流的组成和分布,发现在固体中,热能主要是通过分子间作用力做功的方式传递,此方式在固体中的热流传递中占的比率比液体或气体情况下要大,因此可以忽略动能和势能传递项的贡献。超晶格材料的分于动力学模拟显示,它的界面对切向热流有阻碍作用,热流分布比普通的复合材料不均匀。由此导致超晶格材料平面热导率的降低。本文对于探讨和解释超晶格材料的热特性具有指导意义。     

多核环境下的分子动力学模拟

本文在多核环境下,使用OpenMP实现了经典分子动力学模拟程序的并行;同时对分子动力学模拟进行了两项主要的优化:分子排序及运用SIMD指令运算.在4核下获得了4.13倍的计算性能提升,将经典分子动力学模拟的模拟规模提高至4000分子×10~7模拟总步数.