过渡金属物性的模拟研究是凝聚态物理的研究热点之一,其中,过渡金属晶格振动的研究由来已久,是固体物理中的重要内容。晶格振动的规律主要通过晶格振动谱来反映,包括晶格振动色散关系和声子态密度。通常情况下,通过基于简谐近似的动力学矩阵方法可以直接得到声子态密度,继而得出晶格振动自由能等其他重要的相关热力学量。但是,随着温度的不断升高,品格振动的非谐效应越来越明显,简谐近似不再适用,必须考虑非谐项的作用。分子动力学模拟方法假定所有原子的运动遵循牛顿运动定律,对原子间相互作用没有做任何线性化处理,因此,分子动力学方法成为研究非谐作用的有力工具。准简谐近似方法采用直接法(小位移法)计算声子谱,该方法仍以简谐近似来处理固体的振动,则回复力与位移成线性关系,又由于嵌入原子势的引入,回复力的力常数不是一个定值,而是体积的函数,这实质上是一种包含部分非线性因素的简谐近似。本文以过渡金属铜为例,采用Mishin等人拟合的嵌入原子势(EAM势)为势函数,通过分子动力学模拟和准简谐近似的比较分析,探讨晶格振动的非谐效应对温度的依赖关系,并尝试给出准简谐近似的适用范围。主要内容和结论如下：　　 ⑴首先采用分子动力学方法模拟出了不同压强和温度下fcc Cu的晶格常数,压强范围为0-30 GPa,温度范围为300-1300 K。零温零压下晶格常数的模拟结果为3.615(A),与实验值一致。其次,在分子动力学方法中采用速度关联函数方法反演声子态密度,不同温度和压强下的速度关联函数结果显示:在不同条件下,速度关联均可以持续一定时间。显示出不同程度的非谐效应。　　 ⑵采用准简谐近似计算出了过渡金属fcc Cu不同温度和压强下的声子态密度,准简谐近似计算的条件与分子动力学方法的一一对应。比较两种方法的结果发现:在各种温度和压强下它们的声子态密度图像存在不同程度的差异,且温度越高,差异越大；当温度超过一定的限度时,准简谐近似不再适用,必须考虑更多非谐效应的影响。　　 ⑶为了给出准简谐近似的适用范围,我们进一步从两种方法得到的声子态密度出发反演给出了晶格振动自由能,发现两种方法得到的晶格振动自由能存在一定程度的差异。我们对两种方法得到的晶格振动自由能做了差值计算,并尝试在不同的限定标准下给出准简谐近似的适用范围。