原子偏析對Cu-X(X=Pb,W,Co)合金團簇結構和性質影響的研究.pdf

1、分類號密級重慶郵電大學碩士學位論文論文題目盈堡塹壁g翌二圣堅!魚：迎gQ途全國筮結構和性質影響的研究英文題目EfkctofatomicsegregationonthestructureandpropertiesofCu—X(X=Pb，W；Co)alloycluster碩士研究生孫凌濤指導教師學科專業(yè)石東平教授理論I物理論文提交日期2013410論文答辯日期2013519答辯委員會主席趙鏵教授2013年5月重慶郵電大學碩士論文摘要摘要不同

2、元素的表面能有或多或少的差異，因此原子偏析行為普遍存在于合金團簇升、降溫過程中。原子偏析對團簇結構轉變以及穩(wěn)定結構的形成有重要影響，如原子偏析可引起團簇熔化過程異常，誘導出具有殼層、雙晶等異常結構的合金團簇。進而改變團簇性質，使其具有塊體材料不具備的異常物理、化學性質。在微電子、光電子和納米催化等領域具有廣泛的潛在應用價值。原子偏析行為受團簇尺寸、原子數(shù)比例、摻入位置等諸多因素影響。本文采用分子動力學方法結合鑲嵌原子勢模擬了不同初始構型

3、的Cu—x(Pb、W、Co)雙金屬團簇升、降溫過程，采用能量變化、團簇快照、對相關分布函數(shù)、HA指數(shù)等方法分析原子偏析對團簇的穩(wěn)定結構及其演變規(guī)律、誘導團簇熔化異常特性等，揭示偏析對雙金屬團簇熱力學過程及其微觀結構演化的作用機理，為進一步探索控制原子偏析行為誘導具有異常特性的團簇結構奠定理論基礎。研究得出以下幾點結論：1在CuPb和CuW團簇升溫過程中發(fā)現(xiàn)：低表面能原子在升溫過程中向外偏析，高表面能原子向內(nèi)偏析。在偏析過程中，團簇初始結

4、構被破壞，偏析結束后團簇轉變?yōu)樾碌姆€(wěn)定結構，同時平均原子能量隨溫度升高出現(xiàn)異常變化。2在進一步的分層摻雜偏析原子的研究中發(fā)現(xiàn)原子偏析位置誘導出團簇熔化異常。因此，團簇的異常熔化不僅可以通過雙金屬團簇的分布來調節(jié)，而且還可以通過團簇的成分來進行調節(jié)，這為雙金屬納米團簇的制備提供理論基礎。3在(CuCo)309團簇冷卻過程中，我們將Cu原子含量為0100％(增量為10％)的(CuCo)309I圃簇按05K／ps的速度從2000K冷卻至200

5、K。采用結構的快照圖、對分布函數(shù)及HA指數(shù)分析分析了200K時的團簇穩(wěn)定結構。研究發(fā)現(xiàn)：Cu的濃度對Cu。Co冷卻后的結構形成有明顯影響，10％20％和50％90％Cu濃度的(CuCo)309團簇形成了二十面體結構，30％Cu濃度的(CuCo)309團簇為hcp結構，40％Cu濃度的(CuCo)309團簇包含hcp和二十面體兩種構型；不同比例的Cu原子偏析引起團簇二十面體結構轉變點異常。關鍵詞：納米團簇，分子動力學方法，鑲嵌原子勢，原子