以硅的计算为例,比较S-W,Tersoff,MEAM势的差异课件

S-W,Tersoff,MEAM势的差异

—以Si的计算为例材料1002班3组组长：杨志翔组员：秦超逸、单炜韬、何争明、李向悦

势函数的重要性势函数的选择直接影响着分子动力学模拟结果的精度和准确度每一种势函数的报道的推出，都会对分子动力学模拟工作起到一定的推动作用高纯的单晶硅是重要的半导体材料。用计算机对硅原子的行为进行模拟，一直是研究的热点。近20年来已经发展了数十种针对Si的经验或半经验势能模型。直到目前,尚未找到一个可以成功描述所有过程的“普适”势函数研究目的比较不同势函数在计算Si的不同物理性能时的差异通过我们的研究，为Si的计算机模拟时，势函数的选择提供参考势函数考虑到实际需要，常常只需要考虑到第三项Lennard-Jones势二体势分子晶体实际情况要考虑的更多通过一系列的近似拟合，确定势函数的解析形式Si的平衡晶格常数除了Tersoff势的计算结果有少量的误差以外，sw势和MEAM势的计算结果都是相当精确的鉴于3种势的计算结果相差很小，之后的计算都采用5.431A作为Si的晶格常数计算原理：平衡晶格常数对应的晶格具有最小的结合能晶格常数是晶体物质最基本的结构参数。晶格常数的计算，是后面一系列计算的基础Si的体弹性模量三种势函数算出的结果都和实验值较为接近误差反映出势函数模拟的势能随晶格常数的变化规律是否与实际相同我们的文献实验值：99S-W101108Tersoff97.698MEAM97.599体弹性模量：产生单位体积压缩所需要的压强Si空位形成能空位形成能：从晶体中移去一个原子，形成空位所需要的能量。E1：完整晶体的能量E2：去掉一个原子，弛豫后的能量N：体系原子数我们的文献实验值：3.73eVS-W势4.34eV2.82eVTersoff势2.81eV2.82eV（T2）MEAM势2.94eV3.67eV计算结果和实验值都有一定的差距Tersoff计算的结果和文献上用T2算的结果很接近，但是和用T3算得的结果（3.70eV）相差较大。可能的原因：参数设置的不合理

势文件的版本不同近似处理有较大的误差Si的

熔点方法：初始温度1000K在nvt下弛豫10000步，然后在npt下升温到4000K运行30000步，每次升温4度判断指标：每个原子的平均势能突变。期望结果：S-W:可以与实验值较好吻合Tersoff：较S-W更适合描述液态的SiMEAM：在熔点计算上误差较大发现的问题使用不同的势函数对结果有很大的影响Si.tersoff纵坐标：势能SiC.tersoff纵坐标：势能2060K3340KSiC.meam纵坐标：体积Si.sw纵坐标：体积2460K2780KSiO.tersoff纵坐标：体积在采用体积标定熔点时，甚至出现过完全相反的结果Si.tersoff纵坐标：体积当参数设置的不合理时，还出现过体系无法收敛参考文献周耐根洪涛周浪。MEAM势与Tersoff势比较研究_碳化硅熔化与凝固行为（PACS：81.10.Fq,34.20.CF,02.70.Ns）周正有王铁兵程兆年。分子动力学模拟研究熔态硅的局部结构(PACC:3420;6120;6125;6190)张世良刘日平。硅熔化与快速凝固过程的模拟研究（doi:10.1016/j.physb.2011.04.005）温宇，姚曼，王旭东。金刚石结构Si的相互作用势函数的优化与缺陷运动模拟。材料导报，2008。J.Tersoff,Phys.Rev.B38(1988)9902.F.H.Stillinger,T.A.Weber,Phys.Rev.B31(1985)5262S.J.Cook,P.Clancy,Phys.Rev.B47(1993)7686.F.H.Stillinger,T.A.Weber,Phys.Rev.B31(1985)5262H.Balamane,T.Halicioglu,