單晶塊體Mg2Si熱電材料力學(xué)性能的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、熱電材料作為一種新型的能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，受到越來(lái)越多的關(guān)注。Mg2Si基半導(dǎo)體由于其原料來(lái)源廣泛、經(jīng)濟(jì)、無(wú)毒和具有較高的熱電性能，被認(rèn)為是很有潛力的中溫區(qū)熱電材料。由于熱電材料在服役過(guò)程中要受到來(lái)自外部結(jié)構(gòu)和溫度應(yīng)力的影響，其力學(xué)性能是保證材料服役行為的重要指標(biāo)。所以對(duì)其力學(xué)性能的研究，具有重要意義。本文的研究目標(biāo)是建立Mg2Si熱電材料原子間作用勢(shì)模型并運(yùn)用分子動(dòng)力方法研究了單晶塊體Mg2Si熱電材料在不同溫度

2、和應(yīng)變率下的基本力學(xué)行為，從而為Mg2Si力學(xué)性能的深入研究和熱電器件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　 圍繞本文的研究目標(biāo)，開(kāi)展的主要研究工作和取得的成果包括：
　　 1、采用基于密度泛函理論的第一性原理方法研究了并獲得了Mg2Si熱電材料的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)與基態(tài)物理性質(zhì)。根據(jù)Mg2Si晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立了Mg2Si計(jì)算單胞模型，利用 VASP軟件對(duì)Mg2Si的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得到了Mg2Si結(jié)構(gòu)平衡態(tài)的體積、原子坐標(biāo)等晶體結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)與結(jié)合能等基態(tài)物理性質(zhì)。為Mg2Si原子間作用勢(shì)的建立奠定了基礎(chǔ)。
　　 2、建立了Mg2Si熱電材料的原子間作用勢(shì)。通過(guò)分析Mg2Si的晶體結(jié)構(gòu)，確定了晶體結(jié)構(gòu)中各原子間的成鍵方式和勢(shì)函數(shù)模型。利用本文的第一性原理分析獲得的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)、基態(tài)物理性質(zhì)和已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立相關(guān)的平衡方程，運(yùn)用最小二乘原理，擬合確定了勢(shì)函數(shù)中各參數(shù)，從而建立了Mg2Si熱電材料原子間作用勢(shì)，并通過(guò)計(jì)算Mg2Si單晶塊體在弛豫過(guò)程中的系統(tǒng)的總能分