Размерная зависимость температуры плавления наночастиц кремния: молекулярно-динамическое и термодинамическое моделирование
Талызин И.В.
1, Самсонов М.В.
1, Самсонов В.М.
1, Пушкарь М.Ю.
1, Дронников В.В.
11Тверской государственный университет, Тверь, Россия
Email: talyzin_igor@mail.ru, samsonoff@inbox.ru, archon@mail.ru, dronnikov@gmail.com
Поступила в редакцию: 5 июня 2018 г.
Выставление онлайн: 19 июня 2019 г.
Размерная зависимость температуры плавления наночастиц Si исследовалась с использованием как молекулярно-динамического, так и термодинамического моделирования, основывающегося на применении формулы Томсона. Результаты атомистического моделирования, полученные с использованием потенциала Стиллинджера-Вебера, согласуются с результатами других авторов, а также с результатами термодинамического моделирования и предсказывают уменьшение температуры плавления Tm наночастиц Si с увеличением их обратного радиуса R-1 по линейному закону. Имеющиеся экспериментальные данные предсказывают более низкие значения Tm, включая предельное значение Tm(бесконечность), отвечающее линейной экстраполяции экспериментальных точек к R-1->0 (т. е. к радиусу R->бесконечность), причем занижение составляет 200-300 K по сравнению с табличным значением температуры плавления кремния (1688 K). Учитывая это, сделан вывод о том, что молекулярно-динамические результаты для Tm(R-1), полученные с использованием потенциала Стиллинджера-Вебера, являются более адекватными, чем имеющиеся экспериментальные данные. Ключевые слова: нанокремний, температура плавления, размерная зависимость, молекулярная динамика, термическое моделирование.
- А.А. Ищенко, Г.В. Фетисов, Л.А. Асланов. Нанокремний: свойства, получение, применение, методы исследования и контроля (М., Физматлит, 2011)
- R.P. Feynman. Engin. Sci., Feb, 22 (1960)
- L. Sementa, G. Barcaro S. Monti, V. Carravetta. Phys. Chem. Chem. Phys., 20 (3), 1707 (2018)
- В.М. Самсонов, С.А. Васильев, И.В. Талызин, Ю.А. Рыжков. Письма ЖЭТФ, 103 (2), 100 (2016)
- В.М. Самсонов, В.М. Талызин, М.В. Самсонов. ЖТФ, 86 (6), 149 (2016)
- В.М. Самсонов, С.А. Васильев, А.Г. Бембель. ФММ, 117 (8), 775 (2016)
- Г.С. Жданов. Изв. РАН. Сер. физ., 41 (5), 1004 (1977)
- R. Kofman, P. Cheyssac, Y. Lereach, A. Stella. Eur. Phys. J. D, 9, 441 (1999)
- Yu. Qi, T. Cagin, W.L. Johnson, W.A. Goddard. J. Chem. Phys., 114, 385, (2001)
- В.М. Самсонов, С.С. Харечкин, С.Л. Гафнер, Л.В. Редель, Ю.Я. Гафнер. Кристаллография, 54 (3), 530 (2009)
- N.T.T. Hang. Commun. Phys., 24 (3), 207 (2014)
- F.H. Stillinger, T.A. Weber. Phys. Rev. В, 31, 5262 (1985)
- G. Barcaro, S. Monti, L. Sementa, V. Carravetta. J. Chem. Theory Comput., 13, 3854 (2017)
- G. Barcaro, S. Monti, L. Sementa, V. Carravetta. Crystals, 7, 54 (2017)
- J. Tersoff. Phys. Rev. B, 37, 6991 (1988)
- S.V. Starikov, N.Yu. Lopanitsyna, D.E. Smirnova, S.V. Makarov. Comput. Mater. Sci., 142, 303 (2018)
- Физические величины. Справочник, под ред. И.С. Григорьева, В.З. Мейлихова (М., Энергоатомиздат, 1991)
- W. Thomson. Philosoph. Mag., 42, 448 (1871)
- А.И. Гусев. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии (М., Физматлит, 2005)
- Н.Л. Левшин, Е.А. Крылова. Поверхностные явления в физике фазовых переходов в твердых телах (М., Физ. факультет МГУ, 2008)
- В.П. Скрипов В.П. Коверда. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей (М., Наука, 1984)
- В.М. Самсонов, О.А. Мальков. Расплавы, 2, 71 (2005)
- Ph. Buffat, J.-P. Borel. Phys. Rev. A, 13, 2287 (1976)
- В.П. Скрипов В.П. Коверда. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей (М., Наука, 1984).
- В.М. Самсонов, И.В. Талызин, С.А. Васильев, А.Ю. Картошкин. В сб.: Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов, под общей ред. В.М. Самсонова, Н.Ю. Сдобнякова (Тверь, Твер. гос. ун-т, 2017) вып. 9, с. 411
- П.П. Кобеко. Аморфные вещества: Физико-химические свойства простых и высокомолекулярных аморфных тел (М.; Л., изд-во АН СССР, 1952)
- К. Судзуки, Х. Худзимори, К. Хасимото. Аморфные металлы (М.: Металлургия, 1987). [Пер. с яп.]
- В.А. Володин, А.С. Качко. ФТП, 45 (2), 268 (2011)
- M. Hirasawa, T. Orii, T. Seto. Appl. Phys. Lett., 88, 093119 (2006)
- A. Goldstein. Appl. Phys. A --- Mater., 62, 33 (1996)
- Ю.В. Найдич, В.М. Перевертайло, Н.Ф. Григоренко. Капиллярные явления в процессах роста и плавления кристаллов (Киев, Наук. думка, 1983)
- X.C. Zeng, D. Stroud. J. Phys.: Condens. Matter, 1, 1779 (1989)
- Y. Shao, F. Spaepen. J. Appl. Phys., 79, 2981 (1996)
- R.P. Liu, T. Volkmann, D.M. Herlach. Acta Mater, 49, 439 (2001)
- Y.W. Tang, J. Wang, X.C. Zenga. J. Chem. Phys., 124, 236103 (2006)
- T. Ujihara, G. Sazaki, K. Fujiwara, N. Usami, K. Nakajima. J. Appl. Phys., 90, 750 (2001).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.