发布日期：2024-09-22 11:52 点击次数：82
【绪论】企业app软件定制开发
硅对动态压缩的反应很复杂，主若是因为不同晶轴的弹性特质互异很大。
在这之中，立方金刚石结构的弹性系数决定了在环境条目下（ρ0 = 2.329 g/），沿着〈100〉意见的纵向声速（cL）为 8.8 km/s，体声速（cB）为 6.5 km/s。
往时的实验商量了硅在各式启动器（如火药、飞板和激光）加载下，压力高达 200GPa 时的动态反应，此次主要用速率低于 cL（无意低于 cB）的冲击波，来激发弹性和非弹性先行者体的酿成。
在这种情况下，最终的冲击景况是多波压缩的效果。
这个商量主要暖和比 cL（压力约 80GPa）还快的冲击传播，在这种情况下，不会酿成先行者体，而且硅样品会被单波压缩。
商量东谈主员不错通过商量该压力领域内的于贡尼奥和声速，取得对于硅在极点条目下四肢的实验数据。
【履行联想】
实验是在罗彻斯特大学激光能量学实验室进行的，用 OMEGA EP 激光系统，一束到四束 351nm 激光束照到聚对二甲苯（CH）烧蚀剂上，产生冲击波来压平面样品。
实验中激光强度领域在 30 到 305TW/cm2之间，用 4 和 5ns 的方波和陡坡顶脉冲终了，光斑尺寸约 1100 或 1800 微米。
实验联想分好几层：40 微米厚的 CH 烧蚀层、90 微米厚的α-石英激动层（密度 ρ0,Qz 是 2.65 克/立方厘米，在 532 纳米处折射率 n0 是 1.547）、78 微米厚的硅样品（密度 ρ0,Si 是 2.329 克/立方厘米，单晶取向沿<100>晶轴）、150 微米厚的α-石英见证物和 85 微米厚的α-石英砧。
把硅样品切割成 1.5 乘 3 毫米的长方形并固定好位置，好让冲击沿着<100>晶轴传播。室温下晶体硅的最大氧化层厚度是 14 埃，测量时不错忽略不计，因为它在 200 飞秒内就达到均衡了。
样品的厚度，精度是 2%，组合后，用测量目的厚度的花式暗示胶层厚度，平均厚度是 3.6 微米，不祥情度是 0.4 微米。
这个实验安装和目的联想，会用来给硅样品作念动态压缩实验，望望它们对高压冲击波的反应，还有在极点条目下的阐扬。
用线成像 VISAR（一种对各式反射器王人适用的速率干预仪系统）测石英激动器、见证物和砧座里的冲击速率。
但是念念径直测量硅样品内的冲击速率，这是不行能的，因为 532nmVISAR 探头对硅来说是不透明的。
与之违犯，硅中的平均冲击速率是用渡越时代测量技艺详情的，该技艺是在涌现的约 100 微米宽的推杆/真空（硅进口）界面和硅/真空（硅出口）界面上进行的，而实验顶用的 VISAR 条纹相机能以约 1-2%的精度测量传输时代。
要诡计硅样品前的环氧树脂层渡越时代，得先量厚度，然后用阻抗匹配和 SESAME 7603 数据来推算冲击速率，临了从 VISAR 测的穿过环氧树脂/硅组合层的传输时代里减去这个环氧树脂冲击传输时代，算出穿过硅样品的传输时代。
为了测算 VISAR 不透明区域的硅速率散播，咱们还要在激动器/硅界面的环氧树脂层上作念线性外推，把推算的硅速率散播往环氧树脂上延，以此模拟石英和硅全王人走动的情况。
傍边的石英法式物可作参考，用非稳态波校准详情硅中时代联系的冲击速率，石英砧连在硅样品背面，可不雅察冲击离开硅样品后产生的声扰动。
VISAR 测量、时差技艺和参考材料（石英见证物和砧）的联用，让商量东谈主员能精确详情冲击速率，搞明晰硅样品在极点环境下的动态压缩四肢。
【实验效果】
咱们先对面前商量中的冲击和粒子速率数据别离加权作念了线性细腻，不外只分析高压单波景况，因为这时冲击的硅不会酿成弹性和非弹性前体，拟合时也只包含压力大于 80 GPa 的 Hugoniot 数据。
你得剖判，用一般线性 F 西宾法式相比不同函数神气（线性、二次、双线性模子王人算），在 1σ 概率限度值下评估，再用贝叶斯统计臆测步履选模子，拿贝叶斯因子相比双线性模子和举座线性、二次模子。
这个相比还测试了面前职责与数据效果之间的系统不确性。
通过 F 西宾和贝叶斯西宾，咱们可知双线性模子最能体现硅对压力大于 80GPa 的冲击压缩的反应，且双线性模子在两个线性区之间存在一个断点，速率为 up,break=6.5km/s。
为摈斥斜率和截距之间的联系性，需对函数神气施加正交基。在 Hugoniot 上，流体速率在 4 到 6.5 千米每秒领域内进行线性拟合，得到斜率 a1=Δus/Δup=1.80±0.10。
总体来说，双线性模子是硅在 80GPa 以上压力下对冲击压缩反应的最好暗示。
当流体速率高达 6.5 km/s 及以上时，硅的 Hugoniot 出现“软化”风物。拟合数据娇傲，斜率 a1 为 1.26 ± 0.06，较为大概，与之前速率为 4 时的线性拟合访佛。
对不同流体速率下的 Hugoniot 数据进行分析，能赫然看出硅对冲击压缩的反应会随压力增大而变化。
关联词，双线性模子捕捉到了这一溜为，并在高于 80 GPa 的压力下为硅的 Hugoniot 提供了合乎的暗示，这也卓著娇傲了升沉点，APP开发业务即在 up,break = 6.5 km/s 处，材料的四肢从一个线性区域升沉为另一个线性区域。
【QMD模拟】
在商量液态硅等高能密度材料的物理特质变化时，表面诡计对纠合激动这些变化的潜在机制很关键。
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浮浅来说，于贡尼奥斜率（冲击压力和粒子速率之间的关系）的变化常常与材料内的离子或电子重排联系。
为了搞明晰冲击压缩下液态硅休格尼奥斜率变化的原因，咱们用基于密度泛函表面的量子分子能源学模拟来商量。
DFT 常被用来诡计材料的电子结构和性能，QMD 则不错把柄量子力学旨趣模拟原子位置的动态。
在这些模拟中，接纳基态 Kohn-Sham DFT，诈欺 VASP 中的 DFT 平面波终了来诡计。
接纳 Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）广义梯度近似对交换联系泛函进行建模，模拟时用 256 个原子的超等晶胞并在倒易空间用 2x2x2 Monkhorst-Pack k 网格进行采样。
离子时代步长设为 0.5 fs，模拟了 1 万多步，统统模拟了 5 ps 的时代，用中枢半径限度值为 1.10 ? 的投影增强波赝势，把半中枢的 2s22p63s23p2 电子当成价电子，是以平面波基组的动能限度值为 1100 eV。
要明晰，之前的商量已熏陶证了冲击 Hugoniot 条目下赝势的正确性，何况在 1 TPa 时，Si-Si 距离大于 1.5 ?，极地面裁减了所选赝势的密度偏差。
在模拟中，电子效力费米-狄拉克统计进行填充，且全电子自洽场诡计通过迭代管理到目田能 10^-5 eV/原子的精度，这些严格的模拟参数保证了准确拿获冲击压缩下液态硅的原子相互作用和电子特质。
通过扩充这些基于 DFT 的 QMD 模拟，商量东谈主员能潜入了解高压冲击压缩下液态硅中的离子配位和电子重排，这对纠合材料特质变化（比如休格尼奥斜率的变化）背后的基础物理很关键，也有助于咱们强劲硅在极点条目下的阐扬。
若是提到高能密度材料（比如液态硅）的物感性质变化，表面诡计就显得很首要啦。
表面诡计不错帮咱们解释实验不雅察到的 Hugoniot 斜率的变化，这常常与离子从新陈列或电子重排联系。
为了更好地搞明晰液态硅在冲击压缩下的 Hugoniot 斜率变化的内里原因，咱们用密度泛函表面（DFT）搞了量子分子能源学（QMD）模拟。
DFT 是种广用的诡计材料电子结构和性质的步履，而 QMD 能在量子力学旨趣下模拟原子位置动态变化。
在这些模拟中，咱们接纳基态 Kohn-Sham DFT，诈欺 VASP 中的平面波终了来进行诡计。
交换联系泛函接纳 PBE 广义梯度近似，模拟用到了 256 原子超胞和周期性范围条目，轮回空间采样用的是 2x2x2 Monkhorst-Pack k 网格。
离子时代步长设为 0.5 飞秒，模拟步数为 10000 步，总模拟时代是 5 皮秒。咱们用的是投影增强波赝势（PAW）法，中枢半径截断是 1.10 ?，对半芯 2s22p63s23p2 电子进行价电子管理，能产生 1100 电子伏的平面波基组的动能截断。
此前的商量也曾阐扬了这种赝势在冲击 Hugoniot 条目下的灵验性，而且在 1TPa 时，硅-硅间距大于 1.5 ?，是以咱们不以为所选的赝势会导概述度偏差。
模拟时，电子效力费米-狄拉克统计，且系数电子的全电子自洽场诡计精度达到了 10??电子伏/原子。
流程这些基于 DFT 的 QMD 模拟，咱们就能透顶地剖判液态硅在高压冲击压缩时的离子配位和电子重排情况。
这些效果有助于解释不雅察到的 Hugoniot 斜率的变化，揭示了在极点压力条目下硅的四肢。
【应用于EOS建模】
这项商量的部分原因在于，高压硅在受冲击压缩时，不同模子的流体相景况方程（EOS）互异显耀。
具体来说，PIMC 和 FPEOS 瞻望的压缩率赫然高于 SESAME 3810 和 LEOS 141，而实验也证据了 FPEOS 模子瞻望的更高压缩率，XEOS 140 也访佛。
在断点以下，流体速率进取达到 6.5 km/s（约 200 GPa）时，FPEOS 和 LEOS 141 被以为是硅 Hugoniot 最准确的暗示。
断点之上，FPEOS 和 XEOS 140 在高压下的激波和声速与实验效果最相符。
在压力大于 80 GPa 的流体硅中，Thomas-Fermi 模子和 FPEOS 模子的互异源于它们对超出融解弧线（压力约为 35 GPa）的原子相互作用的管理。
SESAME 3810 是个初步表，它用不同固相和液相模子，热力学性质沿等容线平滑地插到理念念气体极限，这管理假设超出熔体弧线的单原子和非相互作用系统，忽略了液体中可能增强压缩性的任何采集或键合效应。
另一方面，基于 DFT 诡计的 FPEOS 通过求解 Kohn-Sham 方程的平均场近似电子密度来斟酌这些效应，电子密度与离子-离子相互作用共同激动 Born-Oppenheimer 内的核浮现近似。
app开发相似地，EOS 的 LEOS 和 XEOS 代表平常，它们在融解弧线下方的 Debye 模子和理念念气体极限中，对离子目田能部分使用 Cowan 模子，对电子目田能部分使用平均原子模子。
本商量旨在通过实验对比，合营高压流体硅不同 EOS 模子间的互异，并与表面瞻望作相比。
DFT 下的 FPEOS 模子能更精确地呈现高压下的流体硅，尤其在压力超 80GPa 时，这时采集和键合效应会显耀影响材料的四肢。
【1】《高功率激光器在超高压下物资商量中的应用》。
【2】《高能量密度和高应变率下物资的极点景况商量》。
【3】《流体绝缘体-金属过渡时氘景况方程的测量》。
【4】《量子分子能源学模拟在压力下的热物感性质》。
【5】《诈欺平面波基集重新诡计总能量的灵验迭代决策》企业app软件定制开发。