无定形硅和准晶硅中非谐振振动衰减的数值研究

我们使用包含小晶体颗粒嵌入无序基质中的无定形硅 (a-Si) 和准晶硅 (p-Si) 的真实结构模型，计算了原子振动在无定形硅和准晶硅中的非谐振衰减速率。这些模型是1000个原子构成的四配位网络，经松弛至Stillinger-Weber 互作用势的局部极小值。通过采用Perturbation理论数值计算振动衰减速率，考虑三次非谐性作为扰动。我们发现，无定形硅的振动寿命位于皮秒量级，这与先前在216原子模型上进行的Perturbation和经典分子动力学计算结果一致。计算得到的准晶硅衰减率与无定形硅相似。p-Si中不存在完全驻留于晶体簇、与无序基质脱耦合的模式。具有最大（最高可达59%）驻留在簇上的局域模主要衰减至两种扩散模。我们讨论了这些数值结果与van der Voort等人[Phys. Rev. B \bf 62, 8072 (2000)]最近提出的假设的关系，即实验推断的长时间振动松弛可能源于某些类型无定形硅中的可能晶体纳米结构。