Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Математическое моделирование перспективных структур оксидов металлов

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-4-268-271

Полный текст:

Аннотация

Данные о структуре и свойствах материалов особенно важны при работе с объектами микро- и наноразмеров из-за высокой сложности их получения. Это делает актуальным применение компьютерного моделирования для прогнозирования требуемых характеристик материалов. Электронные, магнитные, механические и другие свойства кристаллических веществ обусловлены особенностью их строения –периодичностью решетки и симметрией элементарной ячейки. В данной статье рассмотрены оксиды металлов с общими химическими формулами MeO (металлы: Ca, Cd, Mg), MeO2 (металлы: Hf, Ce, Zr), Me2O3 (металлы: Er, Nd, Sc, Mn, Tl) и Ме3О4 (на примере Fe) и кристаллической решеткой кубического типа симметрии — структурные типы NaCl (каменная соль), Fluorite (флюорит), Bixbyite (биксбиит), Spinel (шпинель) соответственно. В работе приводится описание модели ионно-атомных радиусов, которая широко применяется при моделировании кристаллических оксидов металлов. Показано применение алгоритма имитации отжига для вычисления метрических параметров рассматриваемых соединений. Представленная в работе программная реализация алгоритма позволяет по заданным химической формуле и пространственной группе симметрии определить координаты атомов, входящих в элементарную ячейку кристаллической решетки вычислить постояную решетки и плотность упаковки атомов в ячейке кристалла. Перечисленные структурные характеристики могут быть использованы как входные параметры при определении электронных, магнитных и других свойств.
В статье приведено сравнение значений постоянных решетки, полученных в результате моделирования, с экспериментальными данными.

Об авторе

П. А. Сеченых
Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, ул. Вавилова, д. 44, корп. 2, Москва, 119333, Россия; 2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, д. 4, Москва, 125993, Россия
Россия
Сеченых Полина Алексеевна — младший научный сотрудник (1), старший преподаватель (2)


Список литературы

1. Crystal Lattice Structures. URL: https://homepage.univie.ac.at/michael.leitner/lattice/prototype.html (дата обращения: 02.11.2019).

2. Абгарян К. К. Многомасштабное моделирование в задачах структурного материаловедения. М.: МАКС Пресс, 2017. 284 с.

3. Абгарян К. К. Вычислительные алгоритмы в задачах математического моделирования устойчивых структур кристаллических материалов. М.: МАКС Пресс, 2017. 100 с.

4. Шаскольская М. П. Кристаллография: учебник для втузов. М.: Высшая школа, 1976. 390 с.

5. Загальская Ю. Г., Литвинская Г. П., Егоров-Тис­мен­ко Ю. К. Геометрическая кристаллография. М.: Изд-во МГУ, 1986. 168 с.

6. Белов Н. В. Структура ионных кристаллов и металлических фаз. М.: Изд-во Академии Наук СССР, 1947. 237 с.

7. De Graef M., McHenry M. Structure of materials. Cambridge University Press, 2012. 767 p.

8. Солодовников С. Ф. Основные термины и понятия структурной кристаллографии и кристаллохимии (словарь-пособие). Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2005. 113 с.

9. Metropolis N., Ulam S. The Monte Carlo method // J. American Statistical Association. 1949. V. 44, N 247. P. 335—341. DOI: 10.2307/2280232

10. Документация по C#. URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/dotnet/csharp/ (дата обращения: 02.11.2019).

11. Hahn Th. International Tables for Crystallography. Vol. A: Space-group symmetry. Berlin; New York: Springer-Verlag, 2002. 938 p. DOI: 10.1107/97809553602060000100

12. Space Group Diagrams and Tables. URL: http://img.chem.ucl.ac.uk/sgp/large/sgp.htm (дата обращения: 02.11.2019).

13. Абгарян К. К., Сеченых П. А., Гаврилов Е. С. Объектно-реляционный подход к разработке системы компьютерного моделирования многомасштабной схемы расчета многослойных полупроводниковых наноструктур // Программная инженерия. 2015. № 8. С. 9—17.

14. Сеченых П. А., Абгарян К. К. Реляционная модель хранения данных информационной поддержки задач структурного материаловедения // Труды Второй молодежной научной конференции «Задачи современной информатики». М.: ФИЦ ИУ РАН, 2015. С. 181—186.

15. Абгарян К. К., Бажанов Д. И., Сеченых П. А. Компьютерное моделирование кристаллической структуры и электронных свойств GaAs, GaP, GaAs0.75N0.25, GaAs0.25P0.75 (F43m) // Сб. тезисов докладов Первого Российского кристаллографического конгресса (РКК’2016). СПб.: ООО «НП-ПРИНТ», 2016. С. 52.

16. Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность // Под ред. Б. Д. Степина, Р. А. Лидина. М.: Химия, 1987. 696 с.

17. ChemSpider. URL: https://www.chemspider.com/ (дата обращения: 20.09.2019).

18. Crystallography Open Database. URL: http://www.crystallography.net/cod/ (дата обращения: 20.09.2019).

19. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous electron gas // Phys. Rev. B. 1964. V. 136, Iss. 3. P. 864—871. DOI: 10.1103/PhysRev.136.B864

20. Kohn W., Sham L. J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects // Phys. Rev. A. 1965. V. 140, Iss. 4. P. 1133—1138. DOI: 10.1103/PhysRev.140.A1133


Для цитирования:


Сеченых П.А. Математическое моделирование перспективных структур оксидов металлов. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2019;22(4):268-271. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-4-268-271

For citation:


Sechenykh P.A. Mathematical modeling of perspective structures of metal oxides. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2019;22(4):268-271. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-4-268-271

Просмотров: 284


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)