基于加速分子动力学模拟的非晶硅氢化物结构与性质的从头算研究

本文结合加速分子动力学（MD）模拟与第一性原理密度泛函计算，对氢化非晶硅（$a$-Si$_{\text{1-x}}$H$_{\text{x}}$）进行大规模$ab$ $initio$模拟研究，重点考察该材料在不同氢浓度下的结构与性质。所采用的加速MD方案基于经典元动力学，由此构建了2600余个高质量的$a$-Si$_{\text{1-x}}$H$_{\text{x}}$结构模型，体系尺寸从150到6000个原子不等，氢浓度在6至20 at. %H之间变化。所得非晶网络完全不含任何配位缺陷，且其电子谱中均呈现本征带隙。重点考察了氢分布的微观结构性质，尤其是氢原子孤立与聚集环境的存在情况。结果与来自X射线衍射、红外光谱、椭偏光谱和核磁共振实验数据进行了比较。