Orientador: Alex Antonelli

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: Neste trabalho, investigamos os efeitos da pressão sobre as transições entre as fases líquidas e amorfas em silício sobre regime super-resfriado. A investigação é feita através de simulações computacionais, onde técnicas eficientes para cálculo da energia livre, são implementadas sobre o...

Resumo: Neste trabalho, investigamos os efeitos da pressão sobre as transições entre as fases líquidas e amorfas em silício sobre regime super-resfriado. A investigação é feita através de simulações computacionais, onde técnicas eficientes para cálculo da energia livre, são implementadas sobre o método Monte Carlo. Nossos cálculos, utilizam um potencial interatômico dependente do ambiente local para o Si e confirmam a existência, na região super-resfriada, de uma transição líquido-líquido, entre um líquido de alta densidade e um líquido de baixa densidade. Este líquido de baixa densidade, se mantido sob resfriamento, sofre uma transição vítrea e torna-se um amorfo de baixa densidade. Em pressão nula, a transição líquido-líquido ocorre a cerca de 325 K abaixo da temperatura de fusão encontrada em nossas simulações. Nossos resultados mostram que temperatura de transição líquido- líquido diminui com o aumento da pressão. O aumento da pressão leva a curva de coexistência líquido-líquido à região onde o líquido de baixa densidade torna-se um vidro. De maneira que para pressões acima de 5 GPa, os resultados mostram que a transição líquido-líquido é suprimida pela dinâmica do sistema vítreo. Nós também descobrimos que acima de 5 GPa, a temperatura de transição vítrea é menor do que em pressões mais baixas, sugerindo que sob estas condições a transição vítrea ocorre entre um líquido de alta densidade e um amorfo de alta densidade

Abstract: In this study, we investigated the effects of pressure on the transitions between liquids and amorphous phases of silicon on supercooled regime. Research is done through computer simulations, where efficient techniques for calculating the free energy, are implemented on the Monte Carlo...

Abstract: In this study, we investigated the effects of pressure on the transitions between liquids and amorphous phases of silicon on supercooled regime. Research is done through computer simulations, where efficient techniques for calculating the free energy, are implemented on the Monte Carlo method. Our calculations uses an environment-dependent interatomic potential for Si and confirms, in the supercooled region, the existence of a liquid-liquid transition between a high density liquid and a low density liquid. This low density liquid, if kept under cooling, undergoes a glass transition and becomes a low density amorphous. At zero pressure, the liquid-liquid transition occurs at about 325 K below the melting temperature found in our simulations. Our results show that the liquid- liquid transition temperature decreases with increasing pressure. The increased pressure leads the liquid-liquid coexistence curve to a region where the low-density liquid becomes a glass. So that for pressures above 5 GPa, the results show that the liquid-liquid transition is suppressed by the glassy dynamics of system. We also found that above 5 GPa, the glass transition temperature is lower than at lower pressures, suggesting that under these conditions the glass transition occurs between a high density liquid and a high density amorphous