在航天领域,砷化镓(GaAs)是制备太阳电池最常用的半导体材料。它极易受到空间粒子的辐照而产生大量微观的晶体缺陷,造成太阳电池设备的性能衰减,严重影响空间飞行器的可靠性和使用寿命。所以使用分子动力学(MD)方法研究辐照条件下GaAs材料内部晶体缺陷的产生过程,及此过程对温度、辐照能量和应变等环境参量的敏感性,进而为其防护措施提供理论指导是十分必要的。本文的研究对象是GaAs材料。研究方法为分子动力学模拟。研究内容为级联碰撞过程中缺陷数量随时间的变化、缺陷峰值及缺陷复合率的大小、不同阶段晶体缺陷的空间分布等。研究目的是探究不同种类的初级离位原子(Ga/As PKA)、不同辐照能量及温度、不同程度的拉伸或压缩预应变对上述指标的影响。本文第一部分研究的是GaAs材料辐照损伤的基本过程。重点考察不同种类PKA对辐照损伤过程的影响。在材料的辐照损伤过程中,晶体缺陷从PKA被激发开始产生,可观测到大量的空位和间隙原子。当辐照能量低于5 ke V,以镓原子为初级离位原子(Ga PKA)和以砷原子为初级离位原子(As PKA)得到的缺陷数几乎相等。当辐照能量高于5 ke V,缺陷数峰值及缺陷复合率的差异开始明显。因当体系处于完全退火阶段时,相同能量的PKA应产生相同数量的缺陷,故较高的缺陷复合率应对应着较高的缺陷数峰值。当晶格温度约为GaAs融化温度的一半(675 K)时,能量为6 ke V的As PKA激发的缺陷数峰值最大。本文第二部分研究的是预应变下GaAs材料的辐照损伤。我们选取了小于10%的拉伸及压缩弹性应变,并在此应变下考察弹性预应变对辐照损伤各项指标的影响。对于拉伸预应变,体系总能量、缺陷数峰值和缺陷数达到峰值所需的时间均随预应变的增大而升高。但结果显示这种正比关系是非线性的。这源于晶格点阵原子的热振动以及晶格点阵原子之间的热平衡距离之间较为复杂的耦合作用。当温度和辐照能量相同时,预应变增大会导致缺陷数增加。但同时也存在个别温度,在这个温度下预应变的增大反而致使缺陷数降低。对于压缩预应变,也存在类似上述结果。本文第三部分对前两章的结果进行了对比,发现拉伸预应变下产生的缺陷数比压缩预应变下产生的更多,并且提取了725 K和5 ke V作为临界温度和临界辐照能量用以区分不同PKA种类的影响。在此基础上进一步探讨了温度所致的晶格点阵原子的热平衡距离、晶格点阵原子的热振动幅度,以及预应变带来的单向晶格点阵原子间距改变三者之间的非线性耦合作用。综上,通过对GaAs的辐照损伤进行模拟,本文得到了辐照条件与损伤程度之间的关系,为改善太阳电池的寿命提供了理论基础。