單晶塊體Mg2Si熱電材料力學性能的分子動力學模擬.pdf

1、熱電材料作為一種新型的能夠實現熱能和電能直接相互轉換的功能材料，受到越來越多的關注。Mg2Si基半導體由于其原料來源廣泛、經濟、無毒和具有較高的熱電性能，被認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程中要受到來自外部結構和溫度應力的影響，其力學性能是保證材料服役行為的重要指標。所以對其力學性能的研究，具有重要意義。本文的研究目標是建立Mg2Si熱電材料原子間作用勢模型并運用分子動力方法研究了單晶塊體Mg2Si熱電材料在不同溫度

2、和應變率下的基本力學行為，從而為Mg2Si力學性能的深入研究和熱電器件的設計提供依據。
　　 圍繞本文的研究目標，開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熱電材料的晶體結構參數與基態(tài)物理性質。根據Mg2Si晶體結構的特點，建立了Mg2Si計算單胞模型，利用 VASP軟件對Mg2Si的晶體結構進行優(yōu)化，得到了Mg2Si結構平衡態(tài)的體積、原子坐標等晶體結構參

3、數與結合能等基態(tài)物理性質。為Mg2Si原子間作用勢的建立奠定了基礎。
　　 2、建立了Mg2Si熱電材料的原子間作用勢。通過分析Mg2Si的晶體結構，確定了晶體結構中各原子間的成鍵方式和勢函數模型。利用本文的第一性原理分析獲得的晶體結構參數、基態(tài)物理性質和已有的實驗結果，建立相關的平衡方程，運用最小二乘原理，擬合確定了勢函數中各參數，從而建立了Mg2Si熱電材料原子間作用勢，并通過計算Mg2Si單晶塊體在弛豫過程中的系統的總能分