以分子動力學模擬研究釔安定氧化鋯之離子導電與微觀之擴散現象

計畫名稱:以分子動力學模擬研究釔安定氧化鋯之離子導電與微觀之擴散現象

所屬單位:材料系

研究團隊:陶瓷製程與分析實驗室

計畫主持人:韋文誠

研究人員:黃勤文

資源需求:DL_POLY 2, GULP, IBM fortran, C compiler

使用期間:2008/01~

研究主題:
以分子動力學模擬研究釔安定氧化鋯之離子導電與微觀之擴散現象

研究內容概述:
以古典牛頓力學為基礎,配合有限差分法,觀察Y-ZrO2離子導電材料在原子間作用力的影響下隨時間演變的行為。 分子間作用力包含靜電力、凡得瓦力,凡得瓦力以Buckingham potential model描述之。建立4x4x4 unit cell大小的super lattice, 再依8 mol%Y2O3的doping量加入Y3+離子及產生O2-空缺。以周期性邊界條件模擬bulk的性質,使用套裝軟體DL_POLY以及GULP來進行模擬。 在原子尺度上討論擴散行為,可藉由觀察mean-square displacement求得擴散係數,再以Nernst-Einstein 關係式求得導電率。 另一方面,使用外加電場的方式,可以利用求氧離子淨位移的方式來求得電流大小,進而推求導電率。本研究利用不同模擬方法所求得之電性與實驗比較之可靠性, 並深入探討原子尺度下擴散的機制。

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