鈦酸鋇輻射損傷的計算機模擬研究.pdf

1、鈣鈦礦(ABO3)型鐵電材料具有優(yōu)良的鐵電、壓電、熱釋電、介電、電光、聲光、非線性光學(xué)等特性,所以它們在通訊系統(tǒng)、光電子等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,從而引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛研究。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(jié)構(gòu)及性能,其中分子動力學(xué)和蒙特卡羅方法就是重要的計算機模擬技術(shù)手段。
　　BaTiO3是一種具有優(yōu)良鐵電、壓電和抗輻射性能的鈣鈦礦鐵電材料,在強輻射情況下的功能器件中有廣泛應(yīng)用。B

2、aTiO3在離子輻射下的結(jié)構(gòu)損傷,尤其是O空位的產(chǎn)生與分布對鐵電性能的退化及失效機制有決定性的影響。本文計算機模擬包括2個部分:(i)先應(yīng)用分子動力學(xué),模擬BaTiO3體系在初級擊出原子PKA(primary knock-on atom)轟擊下缺陷產(chǎn)生和復(fù)合的動力學(xué)過程,模擬結(jié)果表明:PKA的方向和能量對缺陷數(shù)目有重要影響,并計算了Ba、O和Ti原子的平均位移閾能分別為69eV、51eV和123eV。選取Ti原子作為PKA,研究在1.5

3、keV

4、同一入射離子,空位數(shù)量隨著入射能量增加而增加,增加的速率隨能量的增加是降低的;當(dāng)入射角度大于70°,空位數(shù)量隨入射角增大而明顯減少。對于同一入射能量、不同種類的離子:Au2+產(chǎn)生的空位數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 H+和O2-所產(chǎn)生的空位數(shù)目。這是因為,相對于H+入射,Au2+的位移能損占主導(dǎo)地位,位移的能量損失形成了大量缺陷。此外,分別計算了BaTiO3對3種不同入射離子的核阻止本領(lǐng)和電子阻止本領(lǐng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)BaTiO3對Au2+的核阻止本領(lǐng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其