過渡金屬二硒化物的相變性質

1目錄

第一部分二硒化物的結構特點和相變類型......................................2

第二部分激光誘導相變的機制和動力學........................................4

第三部分應力誘導相變的機制和薄膜弛豫......................................6

第四部分幾何位阻對相變的調控作用..........................................8

第五部分電化學插層對相變性質的影響........................................II

第六部分光電子器件中相變的調控和應用.....................................14

第七部分相變熱力學和動力學模擬方法.......................................16

第八部分二硒化物相變性質的發展展望.......................................20

第一部分二硒化物的結構特點和相變類型

關鍵詞關鍵要點

二硒化物的結構特點

1.層狀結構：二硒化物具有由硒-金屬-硒三明治層堆疊形

成的層狀結構，層與層之間通過范德華力結合。這種結構使

得二硒化物具有優異的各向異性、機械強度和導電性。

2.多種晶型：不同的二硒化物具有不同的晶型.包括六方

相(2H)、立方相(3R)和四方相(4H)o不同晶型之間的結

構差異影響著材料的電學和光學性質。

3.可調帶隙：二硒化物的帶隙可以通過調制層數、合金化

或引入缺陷來調節。這使得二硒化物在光電器件、光催化和

能量存儲等領域具有廣泛的應用潛力。

二硒化物的相變類型

1.結構相變：二硒化物可以發生層內相變和層間相變。層

內相變涉及硒原子在三明治層內的重新排列，而層間相變

涉及層與層之間的相對位移。

2.電荷密度波相變：當二硒化物摻雜或暴露在強電場或光

照下時，可能會發生電荷密度波相變。電荷密度波的形戌導

致材料的導電性和光學性質發生變化。

3.超導相變：某些二硒化物，如二硫化鎘，在摻雜或施加

壓力時可以發生超導相變。超導相變使材料表現出零弓阻

和完美的抗磁性。

二硒化物的結構特點

二硒化物(MX₂)是一類重要的過渡金屬化合物，其化學

式為MX₂,其中M為過渡金屬原子，X為硫或硒原子。

二硒化物具有層狀結構，由共價鍵結合的MX〈sub>6〈/sub>八面體層

組成。八面體層通過較弱的范德華力相互作用堆疊在一起。

這種層狀結構賦予了二硒化物獨特的物理和化學性質。例如，二硒化

物具有高電導率、光吸收性強以及優異的潤滑性。這些性質使其在電

子學、光電子學和摩擦學等領域具有廣泛的應用前景。

相變類型

二硒化物可以發生多種類型的相變，包括：

1.電荷密度波(CDW)相變

CDN相變是一種電子相變，其中電子在晶格中形成波狀排列，導致晶

格的畸變。CDW相變與金屬-半導體相變密切相關，其中材料從導電

狀態轉變為絕緣狀態。

2.層狀-層狀相變

層狀-層狀相變是一種晶體結構相變，其中二硒化物的層狀結構發生

重排。這種相變通常與材料的電子和磁性性質的變化有關。

3.金屬-絕緣體相變

金屬-絕緣體相變是一種電子相變，其中材料從導電狀態轉變為絕緣

狀態。這種相變通常與CDW相變或層狀-層狀相變有關。

4.磁性相變

磁性相變是一種磁性性質的相變，其中材料的磁序發生改變。二硒化

物可以表現出各種類型的磁性相變，包括鐵磁性、反鐵磁性和順磁性。

影響相變的因素

二硒化物的相變性質受多種因素影響，包括：

1.化學組成

二硒化物的化學組成會影響其電子結構和晶格結構，從而影響其相變

性質。例如，不同過渡金屬原子會導致二硒化物的不同電子特性和磁

性特性。

2.層間距

二硒化物層間的距離會影響其范德華相互作用的強度，從而影響其層

狀-層狀相變。

3.外部刺激

外部刺激，如溫度、壓力和電場，可以誘導二硒化物的相變。例如,

溫度變化可以導致金屬-絕緣體相變，而電場可以誘導CDW相變。

二硒化物的相變性質研究

對二硒化物的相變性質的研究具有重要的科學意義和實際應用價值。

通過了解二硒化物的相變機制，可以探索其在電子學、光電子學和摩

擦學等領域的新型應用。此外，對相變性質的研究還可以加深我們對

凝聚態物理學的基本理解。

第二部分激光誘導相變的機制和動力學

關鍵詞關鍵要點

激光誘導相變的機制和動力

學1.激光照射材料后，光能被吸收并轉換為熱能，導致材料

主題名稱：光熱誘導相變溫度升高。

2.溫度升高改變了材料的原子結構，使原有相的不穩定并

過渡到新相。

3.光熱誘導相變通常需要較高的激光功率、較長的曝光時

間和較大的光斑尺寸。

主題名稱：光電子誘導相變

激光誘導相變的機制和動力學

機制

激光誘導相變（LIP）是一種通過激光照射材料來實現相變的非平衡

過程。在LIP中，激光脈沖迅速將材料加熱至高于其相變溫度，從而

產生過熱、熔化或汽化等相變。LIP的機制可以分為以下幾個步驟:

*光吸收：激光能量被材料吸收，轉化為電子激發。

*聲子耦合：電子激發通過聲子耦合將能量傳遞給晶格，導致晶格振

動幅度增加。

*晶格熔化：當晶格振動幅度達到一定閾值時，晶格結構開始熔化,

形成過熱液相。

*相變：過熱液相可以通過成核和生長過程實現相變，形成新的晶體

相或無定形相。

動力學

LIP的動力學取決于激光脈沖的特性（如波長、能量和脈沖寬度）以

及材料的熱力學和光學性質。主要影響因素包括：

*激光能量密度：較高的能量密度會導致材料吸收更多的能量，從而

產生更快的加熱速率和更嚴重的相變。

*脈沖寬度：較短的脈沖寬度可以減少熱擴散，從而實現更局部的相

變。

*熱導率：材料的熱導率決定了熱量在材料中的擴散速率。高熱導率

材料需要更高的能量密度才能實現相變。

*光吸收系數：材料的光吸收系數決定了它吸收激光能量的效率。高

吸收系數材料需要較低的能量密度就能實現相變°

實驗觀察

LIP的實驗觀察可以包括：

*表面形態變化：激光照射后，材料表面會出現微觀結構變化，例如

坑狀結構或熔化區C

*晶體結構變化：LIP可以通過X射線衍射或透射電子顯微鏡（TEM）

表征材料的晶體結構變化。

*熱分析：差示掃描量熱法（DSC）或熱重分析（TGA）可以提供有關

相變能量和動力學的信息。

*光譜分析：拉曼光譜或紫外-可見光譜可以提供有關材料組成和相

變的化學信息。

應用

LIP在材料科學和工程中具有廣泛的應用，包括：

*薄膜沉積：通過LIP可以在基底上沉積具有特定相態和取向的薄

膜。

*微納制造：LIP可以用于微納結構的精密加工和成形。

*光電子器件：LIP可以調節光電器件的性能，例如太陽能電池和發

光二極管（LED）o

*生物醫學應用：LIP在生物醫療領域具有潛在應用，例如激光手術

和組織工程。

總的來說，LIP是一種強大的技術，可以實現材料的非平衡相變。通

過優化激光脈沖特性和材料性質，LIP可以在廣泛的應用中提供精確

和可控的相變。

第三部分應力誘導相變的機制和薄膜弛豫

關鍵詞關鍵要點

【應力誘導相變的機制】

1.應力可以改變材料的電子結構，影響原子的排列和鍵合

狀態。在過渡金屬二硒化物中，拉伸應力會拉伸晶格常數，

減弱硒原子與金屬原子之間的相互作用，從而導致相變。

2.此外，應力可以誘導品格缺陷的形成，如空位、間隙和

晶界，這些缺陷會成為相變的萌生點。應力集中于這些缺

陷部位，降低了相變的能壘。

3.應力誘導的相變是非平衡過程，受應力施加速率、應力

類型和材料的固有性質等因素影響。因此，可以通過控制

這些因素來調節相變的動力學和范圍。

【薄膜池豫】

應力誘導相變的機制

過渡金屬二硒化物（TMD）的應力誘導相變涉及多種機制，包括：

*晶格應變：機械應力會引起晶格應變，從而改變原子間鍵合距離和

角度，導致相變。例如，在MoS2中，拉伸應力會導致Se-Mo-Se鍵

角減小，從而觸發從2H到1T相的轉變。

*缺陷生成：應力還可能導致缺陷的產生，如位錯、空位和晶界，這

些缺陷會破壞晶體結構的完整性，促進相變。例如，在WSe2中，剪

切應力會導致位錯的形成，從而引發從2H到1b相的轉變。

*電子結構調制：應力會影響TMD的電子結構，改變其能帶結構和

電子態密度。這反過來又可以影響原子間的鍵合能量，從而促進相變。

例如，在WS2中，拉伸應力會導致導帶底部的d軌道分裂，導致從

2H到1T相的轉變。

*離子遷移：在某些TMD中，應力會導致離子遷移，例如鋰離子在

LiCo02中的遷移。離子遷移可以破壞晶體結構，從而引發相變。

薄膜弛豫

薄膜弛豫是指應力誘導相變后薄膜中應力的釋放過程。弛豫的機制取

決于薄膜的厚度、結構和相變的類型。

*彈性弛豫：在薄膜較厚時，應力可以通過彈性變形來釋放，使薄膜

恢復其原始形狀。

*塑性弛豫：在薄膜較薄時，應力會導致永久性的變形，例如位錯滑

移或晶界滑移。這將導致薄膜的形狀和結構發生變化。

*相變逆轉：在某些情況下，應力弛豫會導致相變逆轉，即薄膜恢復

到應力誘導相變前的相。這可以通過缺陷退化或晶體結構重排來實現。

弛豫的速率由多種因素決定，包括溫度、應力大小、薄膜厚度和材料

性質。弛豫過程的表征對于理解應力誘導相變的穩定性和TMD薄膜

的性能至關重要。

第四部分幾何位阻對相變的調控作用

關鍵詞關鍵要點

幾何位阻對相變的調控作用

1.過渡金屬二硒化物中，硒原子位阻較小，導致層內原子

排列緊密，層間相互作用較弱，容易發生相變。

2.引入較大的配體或基團，增加硒原子周圍的位阻，可以

減弱層內相互作用，增強層間相互作用，從而抑制相變。

3.通過控制位阻大小，可以調節相變溫度、相變速率和相

變產物，實現材料結構和性能的精準調控。

位阻效應調控相變機制

1.位阻效應調控相變機制主要是通過改變層間相互作用實

現的。

2.大位阻基團的存在會增大層間距，減弱層間相互作用，

從而降低相變驅動力，抑制相變發生。

3.位阻效應可以通過改變電子結構、表面能和界面能等方

式，影響相變的熱力學和動力學條件。

位阻調控材料性能

1.通過位阻調控相變，可以獲得不同相結構的過渡金屬二

硒化物材料，從而實現電學、光學、力學等性能的調控。

2.大位陽基團的存在可以提高材料的電導率、光吸收能力

和力學強度。

3.位阻調控為設計具有特定性能的過渡金屬二硒化物材料

提供了新的思路。

位阻工程應用

1.位阻工程已廣泛應用于過渡金屬二硒化物的相變調控，

包括鋰離子電池、太陽能電池和催化劑等領域。

2.通過位阻調控，可以優化材料的電化學性能、光電性能

和催化性能。

3.位阻工程為新一代高性能材料的開發和應用提供了重要

手段。

位阻調控前沿趨勢

1.目前，位阻調控的研究正朝著高精度、多尺度和多功能

方向發展。

2.利用先進表征技術和理論計算方法，可以更深入地理解

位阻效應在相變中的作用機制。

3.發展多功能位阻調控策略，實現不同性能的協同調控，

成為未來研究的重點。

位阻調控未來展望

1.位阻調控有望為設計具有特定性能的過渡金屬二硒化物

材料開辟新途徑。

2.隨著材料科學和納米技術的不斷發展，位阻調控將成為

未來材料創新的核心技術之一。

3.位阻調控的應用范圍洛進一步拓展，為能源、電子、催

化等領域的進步做出重要貢獻。

幾何位阻對相變的調控作用

在過渡金屬二硒化物(TMDC)中，層間幾何位阻是指原子或分子在兩

個TMDC層之間形成的位阻效應。這種幾何位阻會影響TMDC的相

變行為，具體取決于位阻基團的尺寸、形狀和化學性質。

尺寸效應

位阻基團的尺寸對相變溫度和晶格結構有顯著影響。較大的位阻基團

會產生更強的位阻效應，從而抑制層間滑移和相變的發生。例如，在

MOS2中，引入體枳較大的甲基基團可以將相變溫度從600K以上

提高到800K以上。

形狀效應

位阻基團的形狀也會影響相變行為。平面化的位阻基團會產生更強的

位阻效應，阻止層間滑移°另一方面，非平面化的位阻基團會允許更

多的層間運動，從而降低相變溫度。例如，在WS2中，引入球形的

甲基基團比引入棒狀的苯基基團對相變溫度的影響更小。

化學性質

位阻基團的化學性質也會影響相變行為。疏水性位阻基團會降低

TMDC層之間的范德華相互作用，從而促進層間滑移和相變。另一方

面，親水性位阻基團會增加層間相互作用，從而抑制相變。例如，在

MoSe2中，引入疏水性的甲基基團可以降低相變溫度，而引入親水

性的羥基基團可以提高相變溫度。

位阻調控相變的機制

位阻調控相變的機制是多方面的：

*抑制層間滑移：位阻基團占據TMDC層之間的空間，阻礙層間滑

移，從而抑制相變C

*改變層間相互作用：位阻基團可以改變TMDC層之間的相互作用

強度和性質，影響層間滑移的能壘。

*誘導應變：位阻基團可能會在TMDC層中引入應變，改變晶格結構

和電子結構，進而影響相變行為。

應用

幾何位阻對相變的調控作用在TMDC的各種應用中具有重要意義，包

括：

*電子器件：位阻工程可以調節TMDC電子器件的電導率、開關特性

和熱穩定性。

*光電器件：位阻調控可以影響TMDC的光吸收、發射和非線性光學

性質。

*催化劑：位阻工程可以優化TMDC催化劑的活性、選擇性和穩定

性。

結語

幾何位阻對TMDC相變性質的調控作用為材料設計和應用提供了新

的途徑。通過選擇性引入不同的位阻基團，可以精確調節TMDC的相

變行為，滿足特定應用需求。

第五部分電化學插層對相變性質的影響

關鍵詞關鍵要點

相間插層誘導的相變

1.電化學插層可以在過渡金屬二硒化物中引入額外的電子

或空穴，打破其原始的電子結構，從而觸發相變。

2.插層離子的類型、濃度和電勢可以調節相變行為，例如

從半導體到金屬的轉變或從層狀結構到無定形結構的轉

變。

3.通過優化插層條件，可以實現可逆的相變，為基于過渡

金屬二硒化物的智能材料和電子器件的設計開辟了新的可

能性。

插層離子尺寸的影響

1.插層離子的尺寸決定了其在過渡金屬二硒化物晶格中的

位置和相互作用。

2.較小的插層離子（例如Li+）容易進入二維層之間，導

致晶格膨脹和層間距離增加。

3.較大的插層離子（例如K+）則傾向于嵌入晶格缺陷或形

成團簇，對相變行為的影響不同于較小的離子。

插層濃度依賴性

1.插層濃度直接影響過渡金屬二硒化物的電子濃度，從而

改變其導電性、光學性質和相穩定性。

2.低濃度的插層可以誘導局部的相變，形成共存相或相界。

3.高濃度的插層可能會導致晶格崩塌或形成新相，引發不

可逆的相變。

電勢調控的相變

1.電化學插層過程涉及氧化還原反應，其電勢可以控制插

層離子的濃度和嵌入狀態。

2.施加不同的電勢可以實現相變的精確調控，例如在半導

體和金屬相之間切換或誘導多態轉變。

3.電勢調控相變提供了操縱過渡金屬二硒化物性質和功能

的新途徑。

動態相變行為

1.電化學插層過程是可逆的，可以實現過渡金屬二硒化物

的動態相變。

2.通過循環插層和脫插，可以調節相變的速率和可逆性，

實現材料性能的可調控。

3.動態相變行為賦予過渡金屬二硒化物在能量存儲、傳感

器和自適應系統等領域潛在的應用前景。

相變誘導的性能調控

1.相變可以顯著改變過渡金屬二硒化物的物理和化學性

質，例如導電性、磁性、光學性質和反應性。

2.通過控制相變，可以優化材料的性能，滿足特定應用需

求。

3.相變誘導的性能調控為過渡金屬二硒化物在催化、電子

器件、能源轉換和生物醫學等領域的廣泛應用奠定了基礎。

電化學插層對相變性質的影響

電化學插層是一種通過在電化學電池中施加電位來將離子或分子嵌

入過渡金屬二硒化物晶格中的技術。這種插層可以顯著改變材料的相

變性質。

鋰離子插層：

鋰離子插層是最廣泛研究的插層類型之一。當鋰離子嵌入二硒化物晶

格時，會發生以下變化：

*相變：鋰離子插層可誘導二硒化物從半導體相轉變為金屬相。例如,

在LiFeSe2中，鋰離子的插入導致材料從反鐵磁的半導體相轉變為順

磁的金屬相。

*晶格膨脹：鋰離子的插入會導致二硒化物晶格膨脹。這是由于鋰離

子的大小比二硒化物離子大，導致晶格常數增加。

*電導率增加：鋰離子的插入顯著增加二硒化物的電導率。這是由于

金屬相的形成，具有更高的載流子濃度。

*電化學活性：鋰離子插層增強了二硒化物的電化學活性。這使得它

們成為鋰離子電池等能量儲存應用的理想材料。

鈉離子插層：

與鋰離子插層類似，鈉離子插層也對二硒化物的相變性質產生影響。

然而，鈉離子比鋰離子大，這導致了以下差異：

*較小的相變：鈉離子插層誘導的相變不如鋰離子插層明顯。這是由

于鈉離子嵌入晶格的能量較低，導致相變程度較小。

*較小的晶格膨脹：鈉離子的尺寸較大，導致二硒化物晶格膨脹較小。

*較低的電導率增加：鈉離子的嵌入導致電導率增加較小，因為鈉離

子的載流子濃度較低。

其他離子插層：

除了鋰離子和鈉離子之外，其他離子，如鉀離子和鎂離子，也可以嵌

入過渡金屬二硒化物中。這些離子插層也會影響材料的相變性質，但

程度因離子類型和二硒化物的具體性質而異。

應用：

電化學插層對相變性質的影響在以下應用中具有重要意義：

*鋰離子電池：鋰離子插層用于鋰離子電池，其中二硒化物材料用作

陰極。插層可提高材料的電化學活性，增加鋰離子的存儲容量和電池

的循環壽命。

*鈉離子電池：鈉離子插層也可用于鈉離子電池，成本較低且資源豐

富。

*電子設備：二硒化物材料的電導率和相變性質的變化使其在電子設

備中具有潛在應用，例如相變存儲器和納電子器件。

結論：

電化學插層對過渡金屬二硒化物的相變性質產生重大影響。通過插層

鋰離子和其他離子，可以誘導相變、改變晶格結構、提高電導率和增

強電化學活性。這些變化使二硒化物材料適用于各種應用，包括能量

儲存、電子設備和光電子器件。

第六部分光電子器件中相變的調控和應用

關鍵詞關鍵要點

主題名稱：相變器件的機制

和設計1.過渡金屬二硒化物相變器件的基本工作原理和機制。

2.影響相變性能的關鍵因素，如材料性質、器件結構和電

極設計。

3.最新材料和器件設計策略，包括調控缺陷、界面工程和

異質結構集成。

主題名稱：光調控相變

光電子器件中相變的調控和應用

過渡金屬二硒化物（TMDs）因其優異的光電性能和相變行為，在光電

子器件中具有廣泛的應用前景。相變調控涉及操縱TMDs的相態，從

而改變其光學、電學和熱學特性。這為設計新型光電子器件開辟了新

的可能性。

光致相變

光致相變是利用光照誘導TMDs從半導體相向金屬相或半導體相之間

轉變的過程。這個過程基于光激子激發，導致電子躍遷到更高能級并

留下空穴。光激子與晶格相互作用，引起晶格畸變和相變。

通過選擇特定的波長和光強，可以可逆地調控相變過程。這種光致相

變可用于以下應用：

*存儲器設備：利用相變的可逆性，可以制備非易失性存儲器器件。

通過光照寫入和擦除信息，實現高密度數據存儲。

*光開關：光致相變可用于制造光開關，可以通過光照控制光的傳

輸。通過調節相變區域，可以實現光信號的調制和切換。

*二維電子氣：光致相變可用于在TMDs表面產生二維電子氣，具有

高遷移率和可調電學性質。這可用于制造高性能晶體管和其他電子器

件。

電致相變

電致相變是利用電場誘導TMDs相變的過程。施加電場會極化晶格，

導致晶格畸變和相變。電致相變可以實現以下應用：

*場效應晶體管：電致相變可用于制造場效應晶體管，其中電場控

制TMDs的相態和電導率。這memungkinkanuntuk控制電流流過器

件。

*光電探測器：電致相變可用于增強TMDs的光電探測性能。通過電

場調諧TMDs的相態，可以擴大其光響應范圍和靈敏度。

*光學調制器：電致相變可用于制造光學調制器，司通過電場控制

TMDs的光學性質。這可用于調制光的偏振、相位和強度。

熱致相變

熱致相變是利用溫度變化誘導TMDs相變的過程。加熱或冷卻TMDs會

導致晶格結構的變化和相變。熱致相變可乂實現以下應用：

*熱電器件：利用相變的熱效應，可以制造高效的熱電器件，用于

熱量轉換和發電。

*溫度傳感器：相變溫度可以通過電學或光學手段檢測，從而實現

溫度傳感。

*相變存儲器：熱致相變可用于制造相變存儲器器件，其中通過加

熱和冷卻過程寫入和讀取信息。

總之，過渡金屬二硒化物的相變性質為光電子器件的設計和應用開辟

了新的可能性。通過光致、電致和熱致調控，可以實現器件性能的增

強、功能多樣化和應用范圍擴大。

第七部分相變熱力學和動力學模擬方法

關鍵詞關鍵要點

經典熱力學模型

1.采用Landau理論構建自由能函數，描述相變過程中的

能量轉換。

2.通過自由能最小化確定穩定相，預測相變溫度和相位圖。

3.可通過微分方程組描述相變動力學，模擬相變過程中界

面演化和疇結構形成。

分子動力學模擬

1.基于牛頓運動方程，模擬原子或分子運動，獲取微觀結

構和動力學信息。

2.可用于研究相變過程中的原子重排、缺陷演化和界面動

力學。

3.通過計算自由能分布和相轉變路徑，為熱力學模型提供

驗證和補充。

第一原理計算

1.基于密度泛函理論，計算電子結構和材料性質。

2.可用于預測原子尺度上的相變機制，如晶體結構、相界

能和電子態變化。

3.可通過構筑超胞模型，模擬相界處的界面結構和缺陷行

為。

相場法

1.將相變過程視為界面演化問題，利用偏微分方程描述界

面運動。

2.可有效模擬復雜界面形態、相變擴散和多相共存等現象。

3.與其他方法相結合，可實現宏觀和微觀相變模擬的耦合，

提高模擬精度。

動力蒙特卡羅方法

1.基于統計力學原則，模擬原子或分子運動，考慮熱流落

效應。

2.可用于研究相變過程中的晶體核形成和長大、相界粗化

和自組織等非平衡現象。

3.可與第一原理計算相結合，提供原子尺度的相變動力學

信息。

機器學習輔助模擬

1.利用機器學習算法，構建相變模型和預測相變性質。

2.可快速篩選材料候選，探索相變機制，指導實驗設計。

3.可與其他模擬方法相結合，提高計算效率和預測精度。

相變熱力學和動力學模擬方法

相變熱力學和動力學模擬方法提供了從原子尺度研究過渡金屬二硒

化物相變的寶貴工具。這些技術讓我們能夠在原子級別上理解相變機

制，并預測相變行為對器件性能的影響。

熱力學模擬

熱力學模擬專注于研究相變過程中熱力學性質的變化。常用的熱力學

模擬方法包括：

*第一性原理計算(DFT)：DFT是一種從頭算的量子力學方法，可以

計算體系的電子結構和熱力學性質。DFT用于預測相變的溫度、相平

衡和相界。

*相場方法：相場方法是一種介觀模擬技術，處理相界面作為連續場

而不是銳利邊界。它用于研究相變的動力學和形貌演化。

*自由能方法：自由能方法基于熱力學自由能最小化原理，可以預測

相變的熱力學穩定性。它用于計算相平衡和繪制相圖。

動力學模擬

動力學模擬關注相變過程中原子位置和運動的變化。常用的動力學模

擬方法包括：

*分子動力學(MD)：MD模擬跟蹤體系中每個原子的運動，解決牛頓

運動方程。它用于研究相變的動力學、缺陷演化和界面行為。

*蒙特卡羅(MC)：MC模擬使用隨機采樣來計算熱力學性質和動力

學過程。它用于研究相變的熱力學平衡、相分離和缺陷形成。

*量子力學非平衡格林函數(NEGF)：NEGF是一種量子力學方法，用

于研究非平衡系統中的電子傳輸和相變。它用于模擬納米器件中的相

變和器件行為。

耦合模擬

熱力學和動力學模擬方法通常結合在一起提供更全面的相變理解。例

如，DFT預測可以與MD模擬相結合，研究相變的詳細原子機制。相

場方法可以與MC模擬相結合，研究相變的動力學演化和界面行為。

模擬方法的選擇

選擇相變模擬方法取決于特定問題的性質和所需的精度水平。DFT提

供了最高的精度，但計算成本也最高。相場和自由能方法提供了較好

的計算效率，但犧牲了原子級