Orientador: Alex Antonelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-21T01:39:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcez_KarlMarxSilva_D.pdf: 2581955 bytes, checksum: 2dfa2df8f3ea59af33216b429c53d794 (MD5) Previous issue date: 2012 / 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 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 / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Ce travail a pour but d’améliorer la description structurale du verre de TeO2 pur et d’étudier en profondeur la structure de la phase désordonnée δ-TeO2 au moyen de la dynamique moléculaire (DM). Nous avons établi des potentiels interatomiques (IAP), simples mais non triviaux, prenant en compte la polarisabilité des atomes de tellure et d’oxygène à l'aide du modèle cœur-coquille. Nous avons démontré le rôle important de la paire libre électronique de l'atome de Te dans la formation d'unités asymétriques TeOx. Les IAPs précis reproduisent 17 structures cristallines à base de TeO2 et sont appropriés pour les simulations par DM des systèmes désordonnés. Les simulations des structures de la phase vitreuse pure et de δ-TeO2 ont été effectuées par DM. Il a été démontré que le verre de TeO2 est principalement constitué d'unités structurales TeO3 et TeO4, et un grand nombre d'atomes d’oxygène non-pontant (NBO) est observé. La coordinence des atomes de tellure est plus faible dans le verre que dans les structures cristallines pures.Dans la phase δ-TeO2, les atomes de tellure forment un réseau cristallin (CFC) bien défini et les atomes d'oxygène présentent un grand désordre de position. Cette phase est caractérisée par une population d’unités structurales, une coordinence des atomes de tellure et une proportion d'atomes d’oxygène non pontant typique du verre. Par conséquent, la structure δ-TeO2 est plus proche de celle du verre que des structures d'autres polymorphes cristallines de TeO2 pures. / This work aims to improve the structural description of the pure TeO2 glass and to give a deep insight into the structure of the disordered δ-TeO2 phase by means of molecular dynamics (MD) simulations.We derived simple but nontrivial interatomic potentials (IAPs), which take into account the polarisability of tellurium and oxygen atoms using the core-shell model. We demonstrated the important role of the electronic lone pair of the tellurium atoms in the formation of asymmetrical TeOx units. The accurate IAPs is able to reproduce 17 crystalline TeO2-based structures and are appropriate for MD simulations of disordered systems.The MD simulations of the pure glass and δ-TeO2 phase structures were carried out. It was demonstrated that the TeO2-glass consists of mainly TeO3 and TeO4 structural units and a large number of non-bridging oxygen (NBO) atoms is observed. The coordination number of the tellurium atoms in the glass is less than in the pure crystalline structures.In the δ-TeO2 phase, the tellurium atoms form a well-defined crystalline (FCC) lattice and the oxygen atoms exhibit a large positional disorder. This phase has a structural units distribution and a tellurium coordination number and a proportion of NBO atoms similar to those of the glass. Hence, the structure of δ-TeO2 is closer to that of glass than to the structures of other pure TeO2 crystalline polymorphs.