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空位的第一性原理及经验势函数的对比研究被引量：6: 2010年; 利用第一性原理及Stillinger-Weber(SW),EDIP和Tersoff经验势函数对比研究了硅中单空位(V1)、双空位(V2)和六边形空位环(V6)的结构特性及形成能.讨论了经验势函数描述空位时的优点和缺点.结果发现,第一性原理方法可以精确描述空位的原子结构及能量特性,而短程有效的经验势函数无法描述空位所固有的量子效应,如Jahn-Teller变形等.另外,由于经验势函数自身的缺陷,EDIP和T3无法应用于空位结构特性的计算.虽然SW势函数也无法描述V1及V2的点群,但是考虑到它在空位弛豫方向及形成能计算中表现出的优异性能,相对于EDIP及T3更适合于空位的计算.; 王超营王振清孟庆元; 关键词：空位第一性原理

Si中30°部分位错弯结-重构缺陷运动特性的分子模拟: 2009年; 通过基于EDIP(Environment-Dependent Interatomic Potential)势函数的分子动力学模拟,得到了左弯结-重构缺陷(LC)和右弯结-重构缺陷(RC)在1个周期内通过稳定状态之间的相互转化来实现运动的具体过程,同时给出了LC和RC在不同温度和剪应力作用下的运动速度曲线.通过NEB(Nudged Elastic Band)方法结合紧束缚势函数,计算出了LC和RC在1个周期内的迁移势垒,验证了分子动力学结果的正确性.计算结果表明,含有重构缺陷(RD)的LC和RC相对于左弯结和右弯结具有较快的运动速度,验证了之前得出的RD对30°部分位错的运动具有加速作用的结论,并且通过对弯结运动过程中微观结构的分析,从微观尺度上对这一结论进行了解释.; 孟庆元王庆盛; 关键词：分子动力学

氮化硼纳米管热输运性能的分子动力学模拟被引量：3: 2012年; 采用基于声子散射理论的Boltzmann-Peierls声子传输方程(BTE)和非平衡态分子动力学模拟(NEMD)方法研究了氮化硼纳米管(BNNT)的热输运性能.分析了BNNT的热力耦合效应,通过BTE与NEMD两种方法相结合,分析了温度和长度对BNNT热输运性能的影响,并应用量子修正扩大了NEMD的研究范围.结果表明:随着拉伸或压缩应变的增加,BNNT热输运性能均呈降低的趋势.通过计算声子态密度(PDOS)在理论上分析了以上结果,发现在拉伸状态下,声子模式的变化是决定BNNT热输运性能变化的主要因素;在压缩状态下,热导率变化是由于模型发生明显的屈曲变形引起的.在低温段,BNNT的热输运性能受量子效应影响最初有一个线性增加的过程,当温度超过一定值时,其开始显著地降低;当BNNT长度小于120nm时,随着长度的增加,其弹道性能逐渐减弱,但仍主要体现为弹道特征,其热导率(κ)与长度(L)基本满足κ∝Lα这一关系.; 高宇飞孟庆元张璐刘甲秋荆宇航; 关键词：氮化硼纳米管量子修正

Atomistic simulations of the tensile and melting behavior of silicon nanowires: 2009年; Molecular dynamics simulations with Stillinger-Weber potential are used to study the tensile and melting behavior of single-crystalline silicon nanowires（SiNWs）.The tensile tests show that the tensile behavior of the SiNWs is strongly dependent on the simulation temperature,the strain rate,and the diameter of the nanowires.For a given diameter,the critical load significantly decreases as the temperature increases and also as the strain rate decreases.Additionally,the critical load increases as the diameter increases.Moreover,the melting tests demonstrate that both melting temperature and melting heat of the SiNWs decrease with decreasing diameter and length,due to the increase in surface energy.The melting process of SiNWs with increasing temperature is also investigated.; 荆宇航孟庆元赵伟

硅中90度部分位错双周期结构的运动特性: 2011年; 利用基于紧束缚势(TB)的分子模拟方法研究了硅中90度部分位错双周期(DP)结构的运动特性。详尽描述了该结构的左弯结和右弯结在一个周期内的运动过程。利用共轭梯度(conjugate gradients:CG)法计算得到了DP结构中左、右弯结的形成能。另外,在弯结运动过程的基础上,利用NEB(nudged elastic band)方法计算出了左、右弯结在一个运动周期内的迁移势垒,并且发现Si中90度部分位错的运动主要受弯结迁移势垒的控制。最后,根据位错运动的活化能理论分别得到了决定90度部分位错运动的长位错段和短位错段的活化能。; 王超营王振清孟庆元; 关键词：硅运动特性分子模拟

单壁氮化硼纳米管压缩特性的分子动力学模拟被引量：1: 2009年; 采用分子动力学方法,分别模拟完好的和含有缺陷的(7,7)扶手椅型氮化硼纳米管的轴向压缩过程.原子间的相互作用采用Tersoff多体势函数来描述.为验证结果的可靠性,同时针对(7,7)扶手椅型碳纳米管进行对比计算.结果表明,氮化硼纳米管的压缩失效模式同碳纳米管相同,均表现为管壁的局部屈曲.发现纳米管的压缩强度,如临界轴向内力在低温下受温度影响明显,并且和应变率的大小有关.然而,应变率对纳米管的弹性变形没有影响.另外,还发现空位缺陷降低了纳米管的力学性能.与完好的纳米管相比,含有缺陷的纳米管轴向压缩强度对于温度的影响并不敏感.; 荆宇航孟庆元; 关键词：分子动力学氮化硼纳米管应变率

温度、应变率和空位缺陷对氮化硼纳米管压缩性能的影响被引量：1: 2008年; 采用分子动力学方法,分别模拟了完好的和含有缺陷的氮化硼纳米管的轴向压缩过程.原子间的相互作用采用Tersoff多体势函数来描述.结果表明,同尺寸的锯齿型氮化硼纳米管的临界轴向压缩强度高于扶手型氮化硼纳米管,这与碳纳米管的研究结果一致.发现纳米管的压缩强度,如临界轴向内力在低温下受温度影响明显,并且和应变率的大小有关.然而,应变率对纳米管的弹性变形没有影响.另外,还发现空位缺陷降低了纳米管的力学性能.与完好的纳米管相比,含有缺陷的纳米管轴向压缩强度对于温度的影响并不敏感.; 荆宇航孟庆元; 关键词：分子动力学氮化硼纳米管应变率

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国家自然科学基金(10772062)