Al辐照损伤初期的第一性原理研究

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高云亮, 朱芫江, 李进平. 2017: Al辐照损伤初期的第一性原理研究, 物理学报, 66(5): 316-325. doi: 10.7498/aps.66.057104
引用本文: 高云亮, 朱芫江, 李进平. 2017: Al辐照损伤初期的第一性原理研究, 物理学报, 66(5): 316-325. doi: 10.7498/aps.66.057104
Gao Yun-Liang, Zhu Yuan-Jiang, Li Jin-Ping. 2017: First-principle study of initial irradiation damage in aluminum, Acta Physica Sinica, 66(5): 316-325. doi: 10.7498/aps.66.057104
Citation: Gao Yun-Liang, Zhu Yuan-Jiang, Li Jin-Ping. 2017: First-principle study of initial irradiation damage in aluminum, Acta Physica Sinica, 66(5): 316-325. doi: 10.7498/aps.66.057104

Al辐照损伤初期的第一性原理研究

First-principle study of initial irradiation damage in aluminum

  • 摘要: 采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,对Al辐照损伤初期产生的本征点缺陷和He缺陷进行了研究.通过晶体结构、缺陷形成能和结合能,分析比较了缺陷形成的难易程度及对晶体稳定性的影响,并从态密度、差分电荷密度和电荷布居的角度,分析了其电子机理.结果表明:对于同类型的缺陷,其造成的晶格畸变越大,体系稳定性越低,缺陷形成的难度越大.同类型缺陷形成的难易程度由易到难依次为空位(置换位原子)、八面体间隙原子和四面体间隙原子,但相同位置的本征缺陷的形成难度小于He缺陷.间隙原子容易与空位结合,且Al原子与空位结合的能力强于He原子.间隙Al原子和He原子主要存在于八面体,且缺陷原子引起部分电子向更高能级转移,并导致与其最邻近的Al原子之间的共价作用减弱,从而降低了体系稳定性.间隙Al原子与最邻近的Al原子之间产生了强烈的共价作用,而He原子和最邻近Al原子之间主要为范德瓦耳斯力和较弱的离子键,这是含He缺陷的体系稳定性更低的重要原因.
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出版历程

Al辐照损伤初期的第一性原理研究

  • 火箭军工程大学核工程系,西安,710025
  • 中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190

摘要: 采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,对Al辐照损伤初期产生的本征点缺陷和He缺陷进行了研究.通过晶体结构、缺陷形成能和结合能,分析比较了缺陷形成的难易程度及对晶体稳定性的影响,并从态密度、差分电荷密度和电荷布居的角度,分析了其电子机理.结果表明:对于同类型的缺陷,其造成的晶格畸变越大,体系稳定性越低,缺陷形成的难度越大.同类型缺陷形成的难易程度由易到难依次为空位(置换位原子)、八面体间隙原子和四面体间隙原子,但相同位置的本征缺陷的形成难度小于He缺陷.间隙原子容易与空位结合,且Al原子与空位结合的能力强于He原子.间隙Al原子和He原子主要存在于八面体,且缺陷原子引起部分电子向更高能级转移,并导致与其最邻近的Al原子之间的共价作用减弱,从而降低了体系稳定性.间隙Al原子与最邻近的Al原子之间产生了强烈的共价作用,而He原子和最邻近Al原子之间主要为范德瓦耳斯力和较弱的离子键,这是含He缺陷的体系稳定性更低的重要原因.

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