【摘 要】
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本文根据研究现状与计算条件选取了12个特殊组分的金硅合金:12.5%,25.0%,33.3%,37.5%,50.0%,57.1%,60.0%,62.5%,66.7%,75.0%,80.0%和87.5%对金硅体系进行了全面深入的研究。
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本文根据研究现状与计算条件选取了12个特殊组分的金硅合金:12.5%,25.0%,33.3%,37.5%,50.0%,57.1%,60.0%,62.5%,66.7%,75.0%,80.0%和87.5%对金硅体系进行了全面深入的研究。基于当代计算机强大的运算能力,采用GA与第一性原理相结合的方法对这12个组分进行了系统性的全局结构搜索。鉴于金硅体系的复杂性,为了保证搜索的全面采取了无差异对待的思想,在结构搜索过程中对布拉维格子类型、原子位置、晶胞的维度与尺寸都没有任何限定,晶胞内的初始原子位置都是随机生成的,化学计量比是唯一的已知信息。历经10万余结构的搜索得到了每个体系的低能量结构,绘制出了金硅体系完整的结合能曲线,然后对结合能曲线进行了全面系统的分析,并得出3条重要结论:1.大部分的金硅化合物都很难稳定存在;2.金含量为50%时可形成最稳定的金硅化合物;3.富金的比富硅的金硅化合物更易于存在。基于计算结果和以上3条重要结论筛选出了搜索结果中符合结合能为负值且处于结合能曲线极小值点的3个有可能稳定存在的体系:50.0%,66.7%和80.0%,对其低能量结构的结构特征进行了详细分析并通过计算结合能,声子带结构和弹性常数来验证结构的稳定性,结果显示#63 CMCM Au8Si8,#20 C2221 Au16Si8和#121I-42M Au8Si2 3个结构均满足热力学稳定性、动力学稳定性和力学稳定性,因此50.0%,66.7%和80.0%3个体系的低能量合金结构有稳定存在的可能。通过计算这3个结构的电子性质验证了富金的金硅合金更偏向于金的性质。最后基于金硅体系完整的结合能曲线定性解释了金在实验上用于生长硅纳米线的机理。为金硅合金在实际中的应用提供了有价值的理论信息。
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