TurboGAP 代码在辐射诱导级联模拟中的能力提升：以硅为例
应用物理
2026-05-26 v1
摘要
TurboGAP 是一个旨在利用高斯近似势（GAP）机器学习原子间势（MLIP）进行高效分子动力学模拟的软件包。在这项工作中，我们通过实现一种基于电子密度依赖的电子与原子子系统耦合的双温度分子动力学模型，增强了 TurboGAP 在辐射损伤模拟中的能力。此外，我们还实现了时间步长的自适应计算以及用于胞边界冷却的原子分组。我们的实现通过传统的基于摩擦的模型或更真实的第一性原理推导模型来纳入电子阻止本领。通过将 TurboGAP 的计算效率与 GAP MLIP 的精度相结合，我们进行了硅中级联模拟，初级碰撞原子（PKA）能量高达 10 keV。我们的模拟可扩展到包含多达 100 万个原子的系统。我们研究了辐射诱导缺陷的产生和聚集。我们还计算了离子束混合，并将我们的结果与实验数据进行了比较，讨论了 GAP-MLIP 以及纳入真实的电子阻止模型如何改善了对实验混合值的预测。
引用
@article{arxiv.2509.26199,
title = {Improved capabilities of the TurboGAP code for radiation induced cascade simulations: an illustration with silicon},
author = {Uttiyoarnab Saha and Ali Hamedani and Miguel A. Caro and Andrea E. Sand},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.26199},
year = {2026}
}