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深入分析了Tersoff势,并较为系统的证明了与Tersoff力相关的公式(由Tersoff势推出的每个原子的受力简称Tersoff力),如,一个原子位置矢量的偏导公式、从一个原子指向另一个原子的矢量的偏导公式、两个原子之间距离的偏导公式、三个位置各不相同的原子所成的一个角度之余弦的偏导公式、与角度相关的函数的偏导公式,进一步的,利用这些公式给出并证明了Tersoff力公式,并较为详细的分析了Tersoff力公式,给出相应的伪代码,以便编制程序源代码。
依据以上推导,独立设计并用Fortran语言编制出分子动力学程序Slimod,并给出了适合处理大量繁杂的数学公式的编程原则。给出了适合分子动力学模拟的单位制及其与国际单位制之间的转换。用Slimod程序计算了金刚石结构的碳硅锗晶体,计算结果和相关文献一致,这说明了Slimod的正确性。
最后用Slimod优化了由碳硅锗元素构成的双原子分子团簇(C2、CSi、CGe、Si、SiGe、Ge2)及三原子分子团簇(C3、CzSi、CzGe、CSiz、CGez、CSiGe、SiJ、SizGe、SiGez、Ge3)的结构,得到了上述这些分子团簇的最稳定结构,并将其中有些结构与从头计算、密度泛函理论和实验值进行对照分析。另外,还分析了所得团簇的平均结合能、键长和键角等特点,并从中总结出一些规律。