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随着计算机技术的日益发展和推广普及，计算机模拟技术已经成为一种重要的研究手段，且具有实验研究技术不可替代的优势。本论文主要在原子和电子层次上对材料的性质进行模拟计算，主要研究成果包括：
一、Cu的共格孪晶界的本征强化
用分子动力学方法研究了孪晶密度对Cu的强度和韧性的影响。构造了两个简单的Cu孪晶片层，通过改变它们的厚度来改变孪晶的密度，模拟得到不同孪晶密度模型的应力-应变曲线。结果表明：Cu的孪晶密度越大，其理想拉伸强度和延伸率越大，而且具有高密度孪晶结构的Cu的强度可以高于完整晶体的理想强度。计算了形变过程中的应力分布，发现应力集中及其导致的位错形核主要发生在晶体内部，而不是在孪晶界或其近邻，因此，高密度孪晶界的存在不仅抑制了早期的位错形核，同时还对晶体内部产生的沿Schmid因子较大的滑移面运动到孪晶界的位错具有阻碍作用，从而导致了高密度孪晶结构Cu具有比完整晶体高的强度。
二、B，C，N，S掺杂的SrTiO3能带结构研究
在实验上制备了B掺杂的SrTiO3半导体光催化剂，该样品具有良好的可见光吸收和可见光下的降解性能。基于密度泛函理论，应用平面波赝势方法，研究了B在不同的掺杂位置对SrTiO3电子结构的修饰。计算结果表明B取代O的位置时在带隙中导带底的位置处形成了B2p能级，掺杂能级的出现使得激发价带电子到导带所需的能量减少，从而引进了可见光的吸收；应用第一原理计算了C，N，S掺杂SrTiO3基体的能带结构和态密度，分析了杂质能级位置对SrTiO3光吸收以及光催化效果的影响，认为当杂质能级位于价带顶或导带底的位置时能使SrTiO3吸收边向长波长方向移动，形成可见光的吸收，而带隙中深能级的出现则会成为电子和空穴的猝灭中心，不利于光催化活性的提高。
三、CuNi合金快速凝固过程中原子团簇演变的分子动力学模拟
模拟研究了二元金属合金Cu80Ni20的非晶转变和晶化过程。结果表明，当冷却速率较高时，该合金的径向分布函数曲线呈现明显的非晶态特征，通过对分析技术表明原子结构主要是由正二十面体结构和部分缺陷的二十面体结构组成；随着冷却速率的降低，其径向分布函数具有明显的晶体的尖锐分裂峰的特征，对分析技术代表非晶结构的团簇不断减少，而代表晶体的团簇的数目却越来越多。对冷却得到的原子模型进行像模拟，发现冷却速率较大时，其衍射具有明显的非晶衍射环的特征，冷却速率比较小时，衍射图像呈现晶体衍射斑点的特征。