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在过去的二十多年里,基于原子模型的计算机模拟是研究材料基本性质和大尺度形变过程的有力工具,并为连续的介观模型和材料设计提供帮助。随着现代计算机技术和新模拟方法的发展,原子级模拟已经扩展到更为复杂的体系当中。本文通过Chen-Mobius晶格反演方法获得了适用于界面体系和固溶体合金体系的原子间相互作用势,为界面体系和固溶体合金体系的原子级模拟的深入和广泛研究提供帮助。金属半导体界面是半导体科学与工程的重要问题,在电子设备当中扮演着关键的角色。本论文构建了 Ag/GaN(0001)和Ag/ZnO(0001)的共格界面模型,并根据第一性原理计算了这些共格界面模型的粘接能曲线。然后基于 Chen-Mobius 晶格反演方法研究了 Ag/GaN(0001)和 Ag/ZnO(0001)界面,推导出来了从界面粘接能曲线中提取此类金属/半导体界面间相互作用势的基本方法,并检验了这些界面间相互作用势自洽性以及在不同界面环境下的有效性。利用获得的界面间相互作用势,进一步研究了 Ag/ZnO(0001)界面在共格和半共格情况下的拉伸断裂过程。结果显示了拉伸断裂过程中界面处的原子结构和应力变化。固溶体材料是非常重要的结构材料和功能材料。但是固溶体材料很难被理论描述和计算,这主要是因为固溶体材料同时具有无序的原子占位和有序的晶格点阵结构,这种二元性使得固溶体材料具有不同于金属间化合物(有序的占位和晶格点阵)与玻璃态材料(无序的点阵和晶格点阵)的特殊性质。为了准确的描述固溶体的二元性,本文基于混合原子概念和Chen-Mobius晶格反演方法提出了一种新的简洁的描述固溶体材料的混合原子间晶格反演势。通过该方法可以研究以往很难处理的非化学计量比固溶体材料。同时引入无序度,研究了无序度对固溶体材料物理性能的影响。另外,本文提出了一个新的超胞方法来模拟单相多元固溶合金,这些合金中每个晶格点位具有相似的原子无序分布。采用这种超胞结构结合第一性原理方法,本文研究了BCC相难熔合金和FCC相3d族多组元合金的晶格畸变。结果显示BCC相的难熔合金的晶格畸变比较严重,而FCC相3d族多组元合金则较小。