热电材料是可以将热能和电能直接转换的材料,多用于半导体制冷和发电。Bi2Te3基化合物是室温下性能最好的热电材料,也是研究最早最成熟的热电材料之一。随着纳米技术的发展,近年来有关在低维材料中取得高热电优值的报道不断出现。将材料的晶粒细化到纳米级,可以提高热电性能。目前关于Bi2Te3材料的力学性能尤其是纳米材料的分子动力学研究还是一个比较新的课题,国内外相关研究报道较少。对这一问题的研究是材料学及力学工作者较为关注的课题。利用分子动力学,我们可以获得Bi2Te3材料的微观力学信息,为进一步了解Bi2Te3材料在低维化条件下的材料性能提供了科学有效的依据。本文根据Huang和Kaviany等人建立的Bi2Te3多体势函数利用分子动力学方法模拟了Bi2Te3单晶块体、纳米薄膜和纳米线的拉伸,研究了拉伸过程中温度、应变率和尺寸等因素对其力学性能和力学行为的影响。首先,根据Bi2Te3材料的晶体结构以及成键模型分析了Bi2Te3中原子间的相互作用情况。对现有Bi2Te3的势函数进行分析,选择Huang等人建立的Bi2Te3多体势函数模型。描述了Bi2Te3单晶材料在LAMMPS软件中的分子动力学模拟实施过程。在此基础之上对Bi2Te3多体势函数进行验证,计算了0到600K温度范围内径向分布函数、晶格常数、热膨胀系数以及弹性常数等参数,发现与其他研究者的实验和理论值较为吻合,说明该势函数能够准确地描述Bi2Te3材料的力学性质。在对Bi2Te3的多体势验证之后,进行了单晶块体、纳米薄膜和纳米线的单轴拉伸模拟。在Bi2Te3单晶块体的拉伸模拟过程中发现,对于不同晶向的拉伸Bi2Te3块体都表现为脆性断裂,但具体破坏形式不同,对应的极限强度以及破坏应变也不同。受温度的影响,Bi2Te3单晶块体的弹性模量、极限强度和破坏应变随着温度的升高而降低。在Bi2Te3纳米薄膜的拉伸模拟过程中发现,通过计算径向分布函数发现薄膜和块体的晶体结构相同,但是薄膜原子排列的有序性降低。与块体相比薄膜沿厚度方向上能量和应力分布不均：表层原子的能量较高,且表现为拉应力；内层原子的能量较低,呈压应力。而块体沿厚度方向的能量和应力分布均匀。由此考察了表面效应对Bi2Te3纳米薄膜力学性能的影响。比较纳米薄膜和块体的应力应变曲线发现,薄膜的弹性模量较块体有较大的降低,而强度和破坏应变也略有降低。分析薄膜在拉伸过程中的原子构型发现与相同晶向的块体拉伸断裂形式基本一致。受温度的影响,Bi2Te3纳米薄膜的弹性模量、极限强度和破坏应变随着温度的升高而降低。对不同厚度薄膜进行拉伸模拟发现,随着薄膜厚度的增加弹性模量逐渐接近块体值。对Bi2Te3单晶纳米线的力学性能研究。通过弛豫过程获得了无初应力的纳米线模型。分析了纳米线的径向分布函数,通过与块体对比发现,纳米线主要的晶格结构没有发生明显改变,但是由于边界的引入导致晶格的无序性增大,表面原子将会降低纳米线晶格的稳定性。比较Bi2Te3纳米线和块体的应力应变曲线发现,纳米线无论是弹性模量、极限强度和破坏应变都有大幅降低。与块体和薄膜类似,温度升高会降低纳米线的力学性能。对纳米线的应变率效应的研究发现,高应变率可以使纳米线的强度和破坏应变增大,但是对不同晶向的拉伸影响程度略有不同。