钙钛矿铁电体论文：钙钛矿铁电体分子动力学PKA蒙特卡罗法辐照损伤SRIM

1、法辐照损伤SRIM【中文摘要】钙钛矿（ABO3型铁电材料具有优良的铁电、压电、热释电、介电、电光、声光、非线性光学等特性，所以它们在通讯系,从而引起国内外学者的广泛研,计算机模拟的方法被广泛的用,其中分子动力学和蒙特卡罗方BaTiO3是一种具有优良铁电、,在强辐射情况下的功能器件中统、光电子等领域获得了广泛的应用究。由于计算机软硬件及算法的发展来研究钙钛矿型铁电体的结构及性能法就是重要的计算机模拟技术手段。压电和抗辐射性能的钙钛矿铁电材料有广泛应用。BaTiO3在离子辐射下的结构损伤，尤其是0空位的产生与分布对铁电性能的退化及失效机制有决定性的影响。本文计算机模拟包括2个部分：（i）先应用分子

2、动力学，模拟BaTiO3体系在初级击出原子PKA（primaryknock-onatom）轰击下缺陷产生和复合的动力学过程，模拟结果表明:PKA的方向和能量对缺陷数目有重要影响，并计算了BaO和Ti原子的平均位移阈能分别为69eV、51eV和123eV。选取Ti原子作为PKA研究在1.5keV<EPKA<4.0keV能量范围下BaTiO3级联效应。结果表明由于不同的碰撞类型（正碰或者掠射），入射方向对体系缺陷形成有着重要的影响，另外,由于退火效应的存在,体系的缺陷数目并不是简单随能量增加而增加。分子动力学模拟提供级联效应的大量细节对BaTiO3辐射损伤有了很好认识。（ii）然后应用

3、蒙特卡罗软件包SRIM模拟H+O2-和Au2+在BaTiO3薄膜中的能量损失过程，分析入射能量和入射角度对空位数量以及分布的影响。结果表明对于同一入射离子，空位数量随着入射能量增加而增加，增加的速率随能量的增加是降低的；当入射角度大于70°,空位数量随入射角增大而明显减少。对于同一入射能量、不同种类的离子：Au2+产生的空位数目远远大于H+和02-所产生的空位数目。这是因为，相对于H+入射,Au2+的位移能损占主导地位，位移的能量损失形成了大量缺陷。此外,我们分别计算了BaTi03对3种不同入射离子的核阻止本领和电子阻止本领。结果发现BaTi03对Au2+的核阻止本领远远大于其他2种

4、入射离子，这导致了Au2+在BaTi03薄膜内表层大量沉积，同时由位移能损形成的大量反冲原子造成了缺陷数目远远大于其他2种入射离子。本论文从原子层面研究BaTi03在辐射作用下缺陷的动力学过程,模拟结果对于分析离子辐照下BaTi03薄膜微观结构的损伤有一定的参考意义。【英文摘要】Perovskiteferroelectrics(AB03areveryimportantforawiderangeoftechnologicalapplicationsinoptoelectronics,waveguides,laserfrequencydoublingdevices,highcapacitycomp

5、utermemorycells,etc.Withthedevelopmentofthecomputertechnology,simulationmethodhasbeenwidelyusedtostudythestructureandpropertiesoftheperovskite-typeferroelectrics.Moleculardynamics(MDsimulationandMonteCarlo(MCarethemostimportantcomputersimulationtechniques.BaTiO3isakindofperovskiteferroelectricswhich

6、hastheadvantageofferroelectricproperty,piezoelectricpropertyandradiationresistanee.BaTiO3thinfilmsanddeviceshaveimportantapplicationunderstrongirradiation.Thestructuredamage,especiallytheoxygenvacancieshavecrucialinflueneeontheresponseofferroelectricsunderradiation.ThepaperincludestwopartsofMolecula

7、rdynamics(MDsimulationandMonteCarlo(MCsimulation:(i)MoleculardynamicsisappliedtosimulateformationandrecoveryprocessofdefectsinBaTiO3undertheimpactofprimaryknock-onatom(PKA.TheresultsshowthattheinitialmovementdirectionandenergyofPKAhavesignificantinfluenceonthenumberofdefects,andtheaveragedthresholdd

8、isplacementenergyofBa,OandTiatomis69eV,51eVand123eVrespectively.Afterwards,acertainkineticenergywasgiventoaTiatom(PKAinordertoinvestigatetheprocessofdefectcreationinBaTiO3crystalbydisplacementcascadesoverawiderangeofprimaryknock-onatom(PKAenergy(1.5keV<EPKA40keV).TheresultsshowthattheinitialorientationofthePKAhassignificantinfluenceonthenumbero