液态合金微观结构的分子动力学模拟

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a3392919
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近年来,探索液态合金的微观结构已成为凝聚态物理和材料科学研究的热门领域之一。本文采用从头计算分子动力学方法,研究了液态In20Sn80(接近于密堆结构)和Ge15Te85(开放结构)的微观结构随温度的变化。实验发现,在常压下,熔点以上几百度,In20Sn80可能会发生温度诱导的不连续的液-液转变,但是,它不同于以前所发现的任何一种结构转变。我们的模拟结果显示,Sn原子的配位数、结构因子第一峰的高度随温度的变化在929 K和986 K之间出现明显的拐点,各种键对的相对数目随温度出现台阶式变化,这表明在该温度范围内液态结构发生了异常的不规则的变化,但是,选取963 K进行补充模拟,并且运用两态模型理论分析表明,这种不规则的结构变化可能是连续的,不像是一级结构转变。对于Ge15Te85,实验发现,许多热力学量随温度变化表现反常:在773 K以下体积随温度的降低反常膨胀,热涨系数、等温压缩系数、等压热容在680 K附近也都出现极值。这表明,773 K以下液态结构发生了变化。我们的模拟结果显示,高温(1073 K)下,液态中几乎不存在Peierls扭曲的局域结构,而低温(573 K)下,Ge和Te都与它们周围的Te配位原子形成Peierls扭曲的局域结构,并且Te原子与它周围的Te配位原子形成扭曲结构的趋势比Ge原子要强烈的多。从高温到低温的这种结构变化可能是引起液态Ge15Te85热力学量反常的重要原因。
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