Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Расчеты с 1 графиком.docx
Скачиваний:
8
Добавлен:
23.09.2019
Размер:
112.92 Кб
Скачать

Лабораторная работа № 3

1.Задание: Учет эффектов решеточной релаксации на величину поверхностной энергии и работы выхода электрона с поверхности металла(только теперь для 2ух вариационных параметров(β и дельта).

2.Расчеты:

W- Работа, которую необходимо совершить для удаления энергии на бесконечность.

Ϭ- Работа, которую необходимо затратить для образования поверхности. (определяется как энергия приходящаяся на единицу площади (Дж/м2))

d- Расстояние между ионными плоскостями параллельные поверхности. (Межплоскостное расстояние параллельное поверхности)

δ (Дельта)- параметр релаксации поверхности(смещение).

Металл

Грань

β,

ат.ед.

Дельта мДж/м2

σ мДж/м2

W,

эВ

δ в %

Na(ОЦК)

110

0.814

0.109

260.058

2.08

1.91

100

0.687

0.094

260.101

2.75

2.33

111

0.709

-0.144

405.983

3.18

-6.18

Таблица 3.1

Дельта в процентах= (Дельта*100%)/d

Металл

Грань

β,

ат.ед.

Дельта мДж/м2

σ мДж/м2

W,

эВ

δ в %

W(ОЦК)

110

1.729

-0.012

2130.85

7.71

-0.23

100

1.239

-0.087

5802.24

12.6

-2.39

111

1.13

-0.298

13675.6

15.27

-14.19

Таблица 3.2

3.Вывод: Анализ результатов показывает, что учет эффектов релаксации решетки вблизи поверхности приводит к незначительному понижению значений поверхностной энергии для плотноупакованных граней и максимальному понижению σ для наиболее рыхлых граней. Величина смещения δ поверхностной плоскости ионов относительно объемного положения зависит от ориентации поверхностной грани и принимает тем меньше значения, чем более плотно упакованной является данная грань. Величина δ максимальна по модулю и имеет характер сжатия (δ < 0) для наиболее рыхлой грани.

Лабораторная работа № 4

1.Задание: Рассчитать энергию и силу адгезии Na и W. Построить графики зависимости энергии и силы адгезии от величины зазора 2D.

2D- величина диэлектрического зазора.

h- шаг. (h=0.1)

Ϭ- Работа, которую необходимо затратить для образования поверхности. (определяется как энергия приходящаяся на единицу площади (Дж/м2))

Ea Энергия адгезии - это работа, которую нужно затратить на разделение (разъединение) материалов друг от друга на бесконечность.

Ea= σ (∞)-σ (D) , где σ (∞)=σW+ σNa со 2ой лабораторной работы.

Fa(D)- производная от энергии. Fa(D)=( σ (D)- σ (D-h))/(h*5.3*10-9)

Силы возникающие в межфазном пространстве, могут иметь характер отталкивания или притяжения в зависимости от видов материала и расстояния между ними.

F>0 то отталкиваются, F<0 то притягиваются.

2.Расчеты: при =1

W-Na

111

110

100

2D, ат.ед

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

0

515.58

6191.34

-97.89

1150.15

138.38

2341.9

0.2

531.98

5918.08

4.83

1202.04

171.95

2268.56

0.4

538.21

5636.13

69.14

1199.48

194.16

2177.42

0.6

536.53

5350.88

107.83

1162.83

207.75

2074.52

0.8

528.95

5066.52

130.27

1105.68

214.84

1964.41

1

516.92

4786.18

142.19

1036.64

217.05

1850.54

1.2

501.64

4512.21

147.11

961.28

215.62

1735.51

1.4

484.08

4246.34

147.23

883.31

211.53

1621.23

1.6

465.02

3989.78

144.01

805.28

205.45

1509.12

1.8

445.01

3743.32

138.49

728.96

198.02

1400.23

2

424.53

3507.46

131.41

655.56

189.6

1295.28

2.2

403.92

3282.46

123.33

585.91

180.52

1194.79

2.4

383.45

3068.38

114.69

520.55

171.11

1099.11

2.6

363.2

2865.15

105.82

459.76

161.48

1008.43

2.8

343.61

2672.61

96.97

403.68

151.85

922.85

3

324.53

2490.5

88.36

352.28

142.31

842.37

3.2

306.08

2318.5

80.1

305.46

133

766.94

3.4

288.33

2156.28

72.29

263

123.94

696.45

3.6

271.36

2003.46

65.01

224.69

115.24

630.76

3.8

255.11

1859.64

58.27

190.24

106.9

569.69

4

239.64

1724.44

52.09

159.36

98.99

513.03

4.2

224.94

1597.43

46.47

131.75

91.49

460.56

4.4

210.98

1478.21

41.39

107.12

84.43

412.07

4.6

197.78

1366.39

36.8

85.19

77.81

367.33

4.8

185.28

1261.56

32.69

65.68

71.61

326.09

5

173.5

1163.36

29.03

48.36

65.83

288.14

5.2

162.41

1071.41

25.76

32.97

60.47

253.25

5.4

151.95

985.33

22.85

19.32

55.49

221.2

5.6

142.11

904.8

20.27

7.21

50.89

191.79

5.8

132.89

829.48

17.98

-3.53

46.64

164.82

6

124.22

759.05

15.96

-13.06

42.71

140.1

6.2

116.09

693.21

14.16

-21.52

39.11

117.46

6.4

108.49

631.68

12.58

-29.03

35.8

96.73

6.6

101.35

574.18

11.18

-35.7

32.75

77.76

6.8

94.67

520.47

9.93

-41.62

29.96

60.4

7

88.42

470.29

8.84

-46.89

27.4

44.52

7.2

82.59

423.43

7.86

-51.57

25.06

30

7.4

77.13

379.66

7.01

-55.74

22.93

16.72

7.6

72.03

338.78

6.24

-59.45

20.96

4.56

7.8

67.27

300.6

5.57

-62.76

19.16

-6.54

8

62.8

264.95

4.97

-65.71

17.52

-16.7

8.2

58.65

231.67

4.43

-68.34

16.04

-25.99

8.4

54.76

200.58

3.96

-70.69

14.67

-34.49

8.6

51.15

171.55

3.54

-72.79

13.42

-42.26

Таблица 4.1

Рис. 4.1 Зависимость силы адгезии от величины зазора 2D

Рис. 4.2 Зависимость энергии адгезии от величины зазора 2D

при =10

W-Na

111

110

100

2D, ат.ед

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

0

-267.259

6191.34

-458.215

1150.15

-395.577

2341.9

0.2

-131.324

6332.99

-252.888

1393.01

-259.851

2551.56

0.4

-33.9899

6402.59

-142.891

1527.04

-164.538

2689.28

0.6

36.3502

6420.6

-79.1722

1602.77

-96.1435

2776.48

0.8

87.5811

6401.34

-39.3518

1644.73

-46.19

2827.44

1

124.917

6354.92

-13.0568

1665.59

-9.30084

2851.92

1.2

152.075

6288.71

4.97771

1672.51

18.194

2856.85

1.4

171.702

6208.11

17.706

1669.87

38.7511

2847.21

1.6

185.689

6117.11

26.8699

1660.49

54.1697

2826.67

1.8

195.436

6018.7

33.5604

1646.24

65.6803

2797.96

2

201.929

5915.12

38.4872

1628.46

74.2224

2763.15

2.2

205.987

5808.09

42.1394

1608.06

80.4844

2723.81

2.4

208.164

5698.92

44.8413

1585.73

84.9932

2681.15

2.6

208.892

5588.59

46.8077

1561.96

88.1274

2636.11

2.8

208.503

5477.88

48.208

1537.15

90.1883

2589.4

3

207.298

5367.37

49.1562

1511.6

91.433

2541.6

3.2

205.415

5257.51

49.7355

1485.55

91.9959

2493.14

3.4

203.068

5148.64

50.013

1459.19

92.0811

2444.38

3.6

200.326

5041.01

50.0245

1432.68

91.7296

2395.58

3.8

197.314

4934.84

49.8168

1406.17

91.0723

2346.96

4

194.119

4830.26

49.4244

1379.77

90.1547

2298.69

4.2

190.787

4727.38

48.8581

1353.57

89.0473

2250.91

4.4

187.323

4626.26

48.1494

1327.68

87.7782

2203.72

4.6

183.804

4526.98

47.3154

1302.16

86.3862

2157.19

4.8

180.296

4429.56

46.3727

1277.08

84.8872

2111.41

5

176.739

4334.01

45.3199

1252.5

83.3321

2066.42

5.2

173.209

4240.33

44.2021

1228.48

81.6996

2022.25

5.4

169.686

4148.53

43.0049

1205.06

80.0275

1978.95

5.6

166.189

4058.6

41.7476

1182.26

78.3286

1936.54

5.8

162.734

3970.52

40.4467

1160.14

76.6012

1895.02

6

159.342

3884.27

39.1058

1138.7

74.8526

1854.42

6.2

155.955

3799.82

37.7455

1117.97

73.0948

1814.75

6.4

152.661

3717.16

36.3687

1097.97

71.3425

1776.01

6.6

149.392

3636.25

34.969

1078.69

69.5746

1738.2

6.8

146.182

3557.08

33.5813

1060.16

67.825

1701.33

7

143.031

3479.6

32.1941

1042.36

66.0801

1665.38

7.2

139.925

3403.79

30.8327

1025.3

64.3315

1630.36

7.4

136.881

3329.63

29.4867

1008.96

62.6078

1596.26

7.6

133.885

3257.09

28.1667

993.33

60.9126

1563.08

7.8

130.942

3186.13

26.875

978.401

59.2101

1530.8

8

128.079

3116.73

25.6267

964.157

57.5407

1499.41

8.2

125.223

3048.85

24.4072

950.575

55.9018

1468.92

8.4

122.466

2982.48

23.2406

937.639

54.2692

1439.29

8.6

119.719

2917.57

22.1125

925.322

52.6662

1410.53

Таблица 4.2

Рис. 4.3 Зависимость силы адгезии от величины зазора 2D

Рис. 4.2 Зависимость энергии адгезии от величины зазора 2D

W-Na

При e=1 для ОЦК100

При e=10 для ОЦК100

2D, ат.ед

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

Fa(D), 109H/м2

Ea, мДж/м2

0

138.38

2341.9

-395.577

2341.9

0.2

171.95

2268.56

-259.851

2551.556

0.4

194.16

2177.42

-164.538

2689.277

0.6

207.75

2074.52

-96.1435

2776.482

0.8

214.84

1964.41

-46.19

2827.438

1

217.05

1850.54

-9.30084

2851.919

1.2

215.62

1735.51

18.194

2856.848

1.4

211.53

1621.23

38.75111

2847.205

1.6

205.45

1509.12

54.16974

2826.667

1.8

198.02

1400.23

65.68028

2797.957

2

189.6

1295.28

74.22243

2763.147

2.2

180.52

1194.79

80.48441

2723.809

2.4

171.11

1099.11

84.99318

2681.152

2.6

161.48

1008.43

88.1274

2636.106

2.8

151.85

922.85

90.18831

2589.398

3

142.31

842.37

91.43297

2541.598

3.2

133

766.94

91.99587

2493.139

3.4

123.94

696.45

92.08109

2444.381

3.6

115.24

630.76

91.72962

2395.578

3.8

106.9

569.69

91.07228

2346.962

4

98.99

513.03

90.15468

2298.693

4.2

91.49

460.56

89.0473

2250.911

4.4

84.43

412.07

87.77823

2203.716

4.6

77.81

367.33

86.38617

2157.194

4.8

71.61

326.09

84.88723

2111.409

5

65.83

288.14

83.33211

2066.419

5.2

60.47

253.25

81.69959

2022.253

5.4

55.49

221.2

80.02745

1978.952

5.6

50.89

191.79

78.3286

1936.537

5.8

46.64

164.82

76.60119

1895.023

6

42.71

140.1

74.85259

1854.425

6.2

39.11

117.46

73.09478

1814.753

6.4

35.8

96.73

71.3425

1776.013

6.6

32.75

77.76

69.57455

1738.201

6.8

29.96

60.4

67.82503

1701.327

7

27.4

44.52

66.08012

1665.379

7.2

25.06

30

64.33152

1630.357

7.4

22.93

16.72

62.60779

1596.261

7.6

20.96

4.56

60.91262

1563.079

7.8

19.16

-6.54

59.21009

1530.795

8

17.52

-16.7

57.54072

1499.414

8.2

16.04

-25.99

55.90175

1468.917

8.4

14.67

-34.49

54.26924

1439.289

8.6

13.42

-42.26

52.6662

1410.527

Таблица 4.3

Рис. 4.3 Зависимость силы адгезии от величины зазора 2D при e=1 и e=10

Рис. 4.4 Зависимость энергии адгезии от величины зазора 2D при e=1 и e=10

3.Вывод: На основе приведенной выше методики в работе были приведены расчеты и представлены графики зависимостей энергии и силы адгезии для пары W-Na, находящиеся в твердом состоянии, от величины диэлектрического зазора 2D с ε =1 и 10.