鈣鈦礦型鐵電體原子間相互作用勢的優(yōu)化及應用.pdf

1、鈣鈦礦(ABO3)型鐵電材料具有優(yōu)良的鐵電、介電、壓電、熱釋電、非線性光學等特性,所以它們在現(xiàn)代電子技術與光電子技術領域獲得了廣泛的應用。自上世紀八十年代以來,由于計算機軟硬件及算法的發(fā)展,計算機模擬的方法被廣泛的用來研究鈣鈦礦型鐵電體的結構及性能,其中分子動力學就是重要的計算機模擬技術之一。分子動力學模擬的關鍵在于原子間相互作用勢的確定。模擬結果的精確性和可靠性在很大程度上取決于原子間相互作用勢參數的質量。鈣鈦礦鐵電體原子相互作用勢函

2、數的參數非常多,高效地優(yōu)化參數是一件非常復雜的工作。
　　本文提出了一種高效的勢參數優(yōu)化方法,即先應用方差分析的靈敏度方法從很多的勢參量中找出對結構和性能影響最明顯的勢參量,忽略那些影響比較小的勢參量,這樣就在很大程度上降低了優(yōu)化問題的維數;然后應用遺傳算法對靈敏度大的參量進行優(yōu)化,并給出了基于硬球模型和殼模型勢參數的優(yōu)化結果。對于硬球模型,分別用文獻中的勢參數和本文優(yōu)化的勢參數代入GULP計算程序得出立方相BaTiO3和SrTi

3、O3晶格常數和物理性能的值,并與實驗值進行了比較;對于殼模型,分別用文獻中的勢參數和本文優(yōu)化的勢參數代入GULP算程序得出立方相和四方相BaTiO計3和PbTiO3晶格常數和物理性能的值,并與實驗值進行了比較。結果表明本文優(yōu)化的勢參數模擬得到的結構和性能很好地吻合了實驗值,即應用遺傳算法優(yōu)化靈敏度系數大的勢參數的是非常理想的。
　　最后把優(yōu)化后的硬球模型勢參數應用到BaTiO3薄膜的生長模擬中。從單個原子事件出發(fā),應用動力學蒙特卡