以第一原理分子動力學計算矽塊材與矽量子點之熔化溫度

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研究生：	陳立達 Li-Da Chen
論文名稱：	以第一原理分子動力學計算矽塊材與矽量子點之熔化溫度 The melting temperature calculation of silicon bulk and silicon quantum dots by ab-initio molecular dynamics simulation
指導教授：	潘欽 Chin Pan 謝宏明 Horng-Ming Hsieh
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	原子科學院 - 工程與系統科學系 Department of Engineering and System Science
論文出版年：	2007
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	98
中文關鍵詞：	第一原理、分子動力學、矽塊材、矽量子點
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本研究總共分為兩部分，第一部分對矽塊材的熔點進行模擬及分析；第二部分模擬矽量子點(Si71H108)在高溫下的狀態，並就觀察到的結果進行分析與討論。
第一部分，利用密度泛函理論，以分子動力學方法模擬塊材矽的熔化現象，計算結果顯示矽塊材的熔點落在1663K與1664K之間，與經驗值（1687K）誤差約有1.36％~1.42％。
第二部分，同樣地利用密度泛函理論，以分子動力學方法模擬矽量子點(Si71H108)在高溫下的狀態，結果顯示溫度在1700K~1800K之間，矽量子點外圍所包覆之氫原子開始形成氫分子(H2)而脫離矽量子點叢集，隨後亦有矽烷( silane，化學式：SiH4 )開始與矽量子點叢集分離。在1900K除了有氫分子、矽烷分子脫離出來，甚至還有乙矽烷(Si2H6)脫離。對於矽量子點沒有觀察到固體與液體相變化的存在，因為在高溫下，矽量子點會以氫分子、矽烷分子或是乙矽烷分子的型態從表面解離。

摘要--------------------------i
誌謝-------------------------ii
目錄------------------------iii
圖目錄-----------------------vi
表目錄-----------------------xi
第一章     緒論 -------------------------1
1.1    前言------------------1
1.2    研究動機與目的-------------2
1.3    論文架構----------------4
第二章     文獻回顧-----------------------5
第三章     計算模擬方法簡介------------------10
3.1 絕熱近似----------10
3.2 密度泛函理論--------10
3.2-1 Honenberg-Kohn Theorem------11
3.2-2 Kohn-Sham Equation--------13
3.2-3 局部密度近似法------------------------14
       3.3 計算方法及流程--------------------15
         3.3-1 □勢及Project Augmented Wave方法-----15
         3.3-2 計算流程--------------------------17
       3.4 計算模型的建立--------------------------19
         3.4-1 矽塊材模型的建立--------------------19
         3.4-2 矽量子點模型的建立------------------20
第四章     矽塊材之熔化現象------------------23
4.1 定義原始晶胞矽的狀態--------------------23
4.2 矽塊材於1500K之狀態--------------------27
4.3 矽塊材於1800K之狀態---------------------30
4.4 矽塊材1500K和1800K之比較-----------------33
4.5矽塊材1600K與1700K狀態之比較----------------35
4.6矽塊材1650K與1675K狀態之比較--------------------------40
4.7矽塊材1660K與1665K狀態之比較--------------------------45
4.8矽塊材1663K與1664K狀態之比較--------------------------50
4.9 矽塊材熔化溫度之比較--------------------------55
第五章     矽量子點在高溫下之狀態------------------56
5.1 矽量子點在1300K之狀態-------------------------58
5.2矽量子點在1400K∼1600K之狀態-------------------60
5.3矽量子點在1700K之狀態--------------------------66
5.4矽量子點在1800K之狀態--------------------------71
5.5矽量子點在1900K之狀態--------------------------77
5.6 分析與討論------------------------------------83
  5.6-1 驗證Si-(SiH3)的機制-----------------------90
第六章     結論與建議------------------------------95
參考文獻 -----------------------------------------97

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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