加氢单壁硅纳米管的热稳定性与拉伸力学特性

计算物理 ›› 2008, Vol. 25 ›› Issue (1): 92-96.

加氢单壁硅纳米管的热稳定性与拉伸力学特性

沈海军, 史友进

南京航空航天大学航空宇航学院, 江苏南京 210016

收稿日期:2006-09-04 修回日期:2007-03-06 出版日期:2008-01-25 发布日期:2008-01-25
作者简介:沈海军(1971-).男,陕西户县,博士,副教授,主要从事纳米电子器件表征、纳米力学、破坏力学、有限元分析、腐蚀疲劳断裂等方面的研究工作.

Thermal-stability and Tensile Properties of Single-walled Si-H Nanotubes

SHEN Haijun, SHI Youjin

School of Aeronautics & Astronautics, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China

Received:2006-09-04 Revised:2007-03-06 Online:2008-01-25 Published:2008-01-25

摘要/Abstract

摘要： 采用Tersoff势的分子动力学方法,研究外部加氢及内/外加氢单壁硅纳米管的热稳定性与拉伸力学特性,进而将两种单壁硅管与(14,14)碳纳米管的拉伸特性进行对比.研究结果表明:①外部加氢和内/外加氢单壁硅管的"骨架"结构近似于单晶硅的{110}晶面,两种硅管分别只能在低于150 K和75 K的温度下稳定存在;②外部加氢以及内/外加氢硅管硅的抗拉强度分别为4.0和1.2 GPa,断裂应变(抗拉强度对应的应变)分别为35%和32%,均远小于(14,14)碳管的抗拉强度和断裂应变.

关键词: 加氢硅纳米管, 热稳定性, 拉伸力学特性, 分子动力学

Abstract: With a Tersoff-potential based MD(molecular dynamics) method, thermal-stability and tensile properties of Si_o-H(hydrogenated outside) and Si_io-H(hydrogenated outside and inside) single wall nanotubes are investigated. Compared with a(14,14) carbon nanotube, the axial-tensile properties of Si_o-H and Si_io-H nanotubes are discussed. The results show:1)The Si_o-H and Si_io-H nanotubes have similar Si skelectons with t {110} crystal-pane of a single-crystal silicon and exist stably only at a temperature lower than 150 K and 75 K, respectively. 2) Si_o-H and Si_io-H nanotubes have anti-tensile strength of 4.0 and 1.2 GPa, and fracture strain of 35% and 32%, respectively, which are much lower than those of a(14,14) carbon nanotube.

Key words: hydrogenated Si nanotubes, thermal-stability, tensile properties, molecular dynamics

中图分类号:

沈海军, 史友进. 加氢单壁硅纳米管的热稳定性与拉伸力学特性[J]. 计算物理, 2008, 25(1): 92-96.

SHEN Haijun, SHI Youjin. Thermal-stability and Tensile Properties of Single-walled Si-H Nanotubes[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2008, 25(1): 92-96.

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