kolloquium safety checkin
[lectures/latex.git] / posic / thesis / md.tex
index 56a2ac2..fa2f8bc 100644 (file)
@@ -404,16 +404,23 @@ Indeed a transition and the accompanying critical behaviour of the free energy i
 The difference in free energy is 0.58 eV per atom corresponding to $55.7 \text{ kJ/mole}$, which compares quite well to the silicon enthalpy of melting of $50.2 \text{ kJ/mole}$.
 The late transition probably occurs due to the high heating rate and, thus, a large hysteresis behaviour extending the temperature of transition.
 To avoid melting transitions in further simulations system temperatures well below the transition point are considered safe.
-Thus, in the following system temperatures of 100 \% and 120 \% of the silicon melting point are used.
+According to this study temperatures of 100 \% and 120 \% of the silicon melting point could be used.
+However, defects, which are introduced due to the insertion of C atoms are known to lower the transition point.
+Indeed simulations show melting transitions already at the melting point whenever C is inserted.
+Thus, a system temperature of 95 \% of the silicon melting point is used in the following.
 
 \subsection{Long time scale simulations at maximum temperature}
 
 As discussed in section \ref{subsection:md:limit} and \ref{subsection:md:inct} a further increase of the system temperature might help to overcome limitations of the short range potential and accelerate the dynamics involved in structural evolution.
-A maximum temperature to avoid melting was determined in section \ref{subsection:md:tval}, which is 120 \% of the Si melting point.
-In the following simulations the system volume, the amount of C atoms inserted and the shape of the insertion volume are modified from the values used in the first MD simulations to now match the conditions given in the simulations of the self-constructed precipitate configuration for reasons of comparability.
-To quantify, the initial simulation volume now consists of 21 Si unit cells in each direction and 5500 C atoms are inserted in either the whole volume or in a sphere with a radius of 3 nm.
-Since the investigated temperatures exceed the Si melting point the initial Si bulk material is heated up slowly by $1\,^{\circ}\mathrm{C}/\text{ps}$ starting from $1650\,^{\circ}\mathrm{C}$ before the C insertion sequence is started.
-The 100 ps sequence at the respective temperature intended for the structural evolution is exchanged by a 10 ns sequence, which will hopefully result in the occurence of infrequent processes.
+A maximum temperature to avoid melting is determined in section \ref{subsection:md:tval} to be 120 \% of the Si melting point but due to defects lowering the transition point a maximum temperature of 95 \% of the Si melting temperature is considered usefull.
+This value is almost equal to the temperature of $2050\,^{\circ}\mathrm{C}$ already used in former simulations.
+Thus, this approach reduces to the application of longer time scales.
+Super!
+
+Next to a longer time scale of simulating at maximum temperature a few more changes are applied.
+In the following simulations the system volume, the amount of C atoms inserted and the shape of the insertion volume are modified from the values used in the first MD simulations.
+To speed up the simulation the initial simulation volume is reduced to 21 Si unit cells in each direction and 5500 inserted C atoms in either the whole volume or in a sphere with a radius of 3 nm corresponding to the size of a precipitate consisting of 5500 C atoms.
+The 100 ps sequence after C insertion intended for structural evolution is exchanged by a 10 ns sequence, which is hoped to result in the occurence of infrequent processes.
 The return to lower temperatures is considered seperately.
 
 \begin{figure}[!ht]