用于脉冲激光沉积的等离子体求解器
模型描述
计算初始速度分布
分布函数
该模型有三种分布函数类型:normal、log-normal以及Maxwell-Boltzmann。
求解晶胞中原子获取的动能
\[\begin{equation} E_{laser}=A\left(N_{uc}\left(E_{b}+\sum_{i=1}^{m}\left(E_{k}\left(i\right)+\Delta E_{exc}\left(i\right)\right)\right)+Q\right) \end{equation}\]
单组分二元氧化物靶材计算示例: TiO2
所有类和函数均放在本文最后。
1 | import sys |
得到的结果与Matlab代码一致。
多组分靶材计算示例: SrO + TiO2
1 | import sys |
得到的结果与Matlab代码一致.
原子的平均动能
\[\begin{equation} E_k\left(i\right)=\frac12m_i\nu_i^2 \end{equation}\]
1 | # Loop through the elements in the unit cell |
得到的结果与Matlab代码一致.
麦克斯韦-玻尔兹曼分布
\[\begin{equation} f_x(v)=\frac1{A_v}v^2\exp\left(-\frac{m_x v^2}{2k_BT}\right) \end{equation}\] 其中,\(A_v\) 是归一化常数,\(m_x\) 是原子质量,\(k_B\) 是玻尔兹曼常数,\(T\) 是热力学温度。
温度可以与每个粒子的平均动能相关联: \[\begin{equation} \bar{E}_{kin}=\frac{3}{2}k_{B}T\rightarrow k_{B}T=\frac{2}{3}\bar{E}_{kin} \end{equation}\] 其中,\(\bar{E}_{kin}\) 是平均动能。
因此最终的表达式: \[\begin{equation} f_x(v)=\frac1{A_v}v^2\exp\left(-\frac{3m_x v^2}{4\bar{E}_{kin,x}}\right) \end{equation}\]
具体代码见下面函数章节的
函数
getUniqueElements
1 | import numpy as np |
angularDistribution
1 | import numpy as np |
initialVelocityDistribution
1 | # %INITIALVELOCITYDISTRIBUTION Generate initial particle velocity ditribution |
Material
1 | class Material: |
PhysicalConstants
1 | class PhysicalConstants: |
PeriodicTable
1 | from Atom import Atom |
UnitCells
1 | from PeriodicTable import PeriodicTable |