玻璃態(tài)金屬氧化物(ZrO-,2-，GeO-,2-)結構及空位分析：分子動力學模擬.pdf

1、氧化鋯（ZrO2）因其優(yōu)良的物理、化學性質(zhì)，被廣泛的應用于特種陶瓷、電子材料、固體氧化物燃料電池等領域；高溫下，ZrO2具有優(yōu)良的氧離子導電性，導電機理尚不明確；同時，在工業(yè)生產(chǎn)ZrO2薄膜的過程中，非晶態(tài)ZrO2低溫下易重結晶，如何提高其重結晶溫度也成為研究熱點之一。 GeO2因其具有與SiO2相似的結構，并且二者同時是存在與自然界中的天然的玻璃態(tài)結構，同時，GeO2在高壓下會經(jīng)歷獨特的壓力誘導的相變。 我們用MD模

2、擬，采用“熔融-急冷”技術產(chǎn)生并計算了玻璃態(tài)ZrO2的結構。在以0．1K/ps的急冷過程中，基于勢能、平均配位數(shù)隨溫度的變化，得出結論：ZrO2玻璃態(tài)相變發(fā)生在2200～2000K區(qū)間。 我們采用Gianluca Malavasi等人的空位算法，結果顯示，2200K與2000K的體系比液態(tài)與玻璃態(tài)ZrO2更加松散。α-ZrO2的空位分布（Ri）呈雙峰分布，最高峰值半徑為0．8A；l-ZrO2的空位分布呈單峰分布，峰值對應的空位半

3、徑較大，說明液態(tài)比玻璃態(tài)結構更松散。我們用瓶頸半徑（Rb）分析了空位及粒子間通道的大小，玻璃態(tài)結構的最大概率Rb值為0．8A，最大的通道半徑為2．2A。空隙率計算顯示，液態(tài)與玻璃態(tài)具有更大的空隙率，而在玻璃態(tài)相變區(qū)域，空隙率較小。 我們采用分子動力學模擬分析了壓力誘導的結構相變及空位結構變化，壓力由1GPa，以2GPa為間隔，最終加壓至25GPa。結果顯示，結構變化為漸變過程，即四配位、五配位、六配位結構并存。體系密度變化及四面