单空位缺陷对载能氢原子与石墨层间碰撞的能量交换的影响的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法研究空位缺陷对石墨层中碳氢粒子碰撞的影响.将氢原子以不同能量分别向单空位缺陷边缘的两个碳原子轰击,分析了入射氢原子的能量损失、发生吸附反应的能量范围和靶原子的能量传递过程.研究发现,单空位缺陷边缘的碳氢粒子更易发生吸附反应;在碳氢粒子正碰过程中,氢原子随入射能量变化出现了双反射区域;碳氢粒子在空位缺陷边缘吸附后,形成了高结合能的sp²结构,并出现悬挂键,其临近的碳碳键能未降低;单空位缺陷边缘的碳原子吸附氢原子能量的能力强而传递能量的能力弱.这些结果对理解聚变反应 关键词： 面向等离子体材料 分子动力学方法 单空位缺陷     

KDP晶体本征中性点缺陷的第一性研究

 用第一性原理研究了KH2PO4(KDP)晶体中性本征点缺陷的形成能并计算了常温下点缺陷的浓度。计算得到中性填隙氢原子的形成能为2.05 eV，进而得到298 K下的浓度约为1.21×10^-17 mol/L。由于填隙氢原子在带隙中形成缺陷能级，并使能隙降低了2.6 eV, 因此消除填隙氢原子有利于提高晶体在355 nm附近的激光损伤阈值。计算得到的氧间隙、氧空位、钾空位和氢空位的形成能分别为0.60、5.25、6.50 和6.58 eV，常温下它们在晶体中也以较高的浓度存在。钾空位使晶胞体积增大约3.2%，并可能提高晶体电导率，从而降低光损伤阈值。P取代K的反位结构缺陷形成能尽管较低(4.1 eV), 但由于晶体生长溶液中P是以PO4四面体的形式存在，故此点缺陷的存在几率很小。     

ZrMn2（110）表面结构及吸氢机理的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,研究了ZrMn2（110）清洁表面结构和氢原子在表面的吸附。弛豫表面结构的计算结果表明表面结构的最表层为曲面,且表面结构的原子间隙变小。由1Zr2Mn原子组成的空位是氢原子吸附在ZrMn2（110）表面的最佳吸附位,吸附能为3.352 eV,氢原子吸附后离表面的距离为1.140 Å。Mulliken电荷布居分析表明吸附的氢原子与表面原子的相互作用主要是接近氢原子的第一层原子与氢原子的相互作用。过渡态计算表明被吸附的氢原子进入表面内部需克服的最大势垒为1.033 eV。     

Cu3Au中空位及其迁移机制的计算机模拟

采用Finnis-Sinclair类型的多体势模型,用分子动力学方法对L1_2型有序金属间化合物Cu_3Au中的单、双空位进行了计算机模拟研究.选取了空位的三种可能的迁移方式,计算了单、双空位的迁移激活能.这三种迁移方式是:最近邻空位跳跃、一组由相关的六步最近邻跳跃构成的空位循环运动和次近邻空位跳跃.计算了单空位的形成能和双空位的结合能.讨论了对扩散起主要作用的微观机制.所得计算结果与实验值符合得很好. 关键词：     

钨中氢同位素热脱附实验的速率理论模拟研究

本文采用基于速率理论的模拟方法研究钨材料中氢同位素氘的热脱附谱. 热脱附数据来源于520 K下受等离子体辐照的多晶钨, 入射离子能量为40 eV, 剂量为1× 10²⁶ D/m². 通过调节速率理论中的俘获能、俘获率等参数, 最终获得与实验相符合的热脱附拟合谱. 拟合结果表明, 钨中俘获的氘存在于三种俘获态, 俘获能分别为1.14 eV, 1.40 eV和1.70 eV, 相应脱附温度峰值为500 K, 600 K和730 K. 这三个俘获能分别应对应于第一原理计算得到的空位俘获第3–5个氢原子的俘获能(含零点振动能修正)、空位俘获第1–2个氢原子的俘获能, 空位团簇对氢原子的俘获能. 模拟结果表明, 在本辐照实验条件下, 钨中空位及空位团簇是氘在钨中的主要俘获态.     

微锗掺杂直拉单晶硅中的锗-空位复合体

利用第一性原理研究了微锗掺杂直拉单晶硅中的锗和微缺陷的相互作用, 其中微缺陷用一个空位、两个空位和三个空位模拟. CASTEP计算了锗与一个空位、两个空位和三个空位相互作用的情况, 通过分析三种情况下锗与空位(或空位组中心)的间距及空位面积(或体积)的大小, 分别给出了三种情况下最稳定的锗-空位复合体结构模型. 计算表明在微锗掺杂硅单晶中由于锗的引入, 空位容易团聚在锗原子附近, 形成锗-空位复合体.     

FCC金属空位的MAEAM理论研究

应用涉及更远邻原子的改进分析型嵌入原子方法（MAEAM）计算了面心立方（fcc）金属（Ag,Al,Au,Cu,Ir,Ni,Pd,Pt,Rh）的空位性能。在MAEAM计算中,考虑了远邻原子相互作用和单空位迁移能,对两体势进行了坚挺处理,并采用新的截尾函数和加强光滑连接条件对两体势作了截尾处理。同时为了更好的符合面心立方晶体的结合能、弹性常数和平衡条件,调整了多体势的模型常数。未弛豫空位性能计算中考虑了两体势的截尾距离和电子密度分布函数的截尾距离之间近邻原子的作用以及双空位迁移途径周围的原子非对称分布。结果与其它方法计算结果基本一致,但更加接近实验值。对双空位迁移能的计算结果有利地说明了fcc金属双空位5种迁移途径的扩散机制。     

金属铁中空位团簇演化行为的相场研究

构建了一个定量化的相场模型, 用于研究金属铁(Fe)中空位团簇的演化行为. 基于理想气体自由能函数构造了体系的总能量, 并给出了将相场模型中的计算参数与实验数据相结合的方法. 此相场模型能够定量描述空位团簇在金属Fe中生长和粗化的过程以及晶界对于空位团簇演化过程的影响. 这些结果为进一步研究金属Fe中氢/氦等杂质原子与空位之间的相互作用及其演化行为提供了途径. 关键词： 铁 空位团簇 演化 相场方法     

铝中氢-空位复合体的正电子湮没特性

本文从第一性原理出发,应用离散变分法、嵌入集团模型和三维数值弛豫技术计算了铝中一氢-空位复合体和多氢-空位复合体的正电子湮没特性,讨论了氢在铝单空位中可能的占据位置,表明正电子湮没技术是研究固体中缺陷的微观结构的有力工具。 关键词：     

δ-Pu空位缺陷的密度泛函理论计算

采用密度泛函理论框架下的平面波赝势方法,计算了空位缺陷对δ-Pu结构稳定性和电子结构的影响.建立了1×1×2、2×2×1和2×2×2 3种晶胞中的空位缺陷模型,分别计算了其晶格常数、空位形成能、结合能、态密度、电荷密度分布以及Mulliken电荷布居.计算结果表明:空位缺陷在δ-Pu中不能稳定存在,且会导致晶体的整体结构稳定性降低.在3种缺陷模型中,2×2×1的模型空位稳定性和结构稳定性都相对更强;空位导致δ-Pu电子的局域性降低,电子相互作用也发生了一定的变化,其中2×2×1的模型中与空位最邻近的Pu原子发生了明显的sp杂化,这在一定程度上说明了其稳定性最强的原因;空位引起电荷由近空位端向近Pu端转移,且导致最邻近Pu原子失去电子,而这部分电子主要由6p轨道贡献.     

低温湿氧氧化提高多孔硅发光的稳定性

用低温湿氧氧化方法对多孔硅进行后处理,获得了光致发光强度强、发光稳定的样品,顺磁共振谱表明这种样品表面的悬挂键密度较小,通过对样品红外光谱的测试和分析,指出SiH(O₃),SiH(SiO₂),SiH₂(O₂)结构的产生是实验中多孔硅稳定性提高的原因. 关键词：     

Temperature dependence of the surface reactivity of SiH3 radicals and the surface silicon hydride composition during amorphous silicon growth

For hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) film growth governed by SiH₃ plasma radicals, the surface reaction probability β of SiH₃ and the silicon hydride (-SiH_x) composition of the a-Si:H surface have been investigated by time-resolved cavity ringdown and attenuated total reflection infrared spectroscopy, respectively. The surface hydride composition is found to change with substrate temperature from -SiH₃-rich at low temperatures to SiH-rich at higher temperatures. The surface reaction probability β, ranging from 0.20 to over 0.40 and with a mean value of β=0.30±0.03, does not show any indication of temperature dependence and is therefore not affected by the change in surface hydride composition. It is discussed that these observations can be explained by a-Si:H film growth that is governed by H abstraction from the surface by SiH₃ in an Eley-Rideal mechanism followed by the adsorption of SiH₃ at the dangling bond created.     

分子动力学模拟H原子与Si的表面相互作用

通过分子动力学模拟了入射能量对H原子与晶Si表面相互作用的影响. 通过模拟数据与实验数据的比较, 得到H原子吸附率随入射量的增加 呈先增加后趋于平衡的趋势. 沉积的H原子在Si表面形成一层氢化非晶硅薄膜, 刻蚀产物(H₂, SiH₂, SiH₃和SiH₄)对H原子吸附率趋于平衡有重要影响, 并且也决定了样品的表面粗糙度. 当入射能量为1 eV时, 样品表面粗糙度最小. 随着入射能量的增加, 氢化非晶硅薄膜中各成分(SiH, SiH₂, SiH₃)的量以及分布均有所变化. 关键词： 分子动力学 吸附率 表面粗糙度 氢化非晶硅薄膜     

Ion beam deposition of a-Si:H

The ion beam deposition (IBD) of hydrogenated amorphous silicon is described. Hydrogen incorporation and bonding with the silicon network is evident from SIMS and infrared spectra; the latter show absorption bands centered at 2000cm^?1 and 630cm^?1 typical of monosilicon hydride bonding. IBD a-Si:H thin films are found to be free of microvoids and trace metallic impurities. Four probe conductivity measurements show that the ion beam deposition process yields high resistivity, hydrogenated amorphous silicon (?≥10⁹Ωcm). All of these measurements suggest a low density of defects states in the band gap.     

Ab initio study of the formation of vacancy and hydrogen-vacancy complexes in palladium and its hydride

We report on the results of ab initio calculations of vacancy and hydrogen-vacancy complexes in palladium and palladium hydride. Comparative analysis of the energies of the formation of defect complexes in palladium and its hydride has revealed that the formation of vacancy clusters is easier in the palladium hydride structure. Investigation of hydrogen-vacancy complexes in bulk crystalline palladium has shown that a hydrogen atom and a vacancy interact to form a stable hydrogen-vacancy (H-Vac) defect complex with a binding energy of E _b = ?0.21 eV. To investigate the initial stage in the formation of hydrogen-vacancy complexes (H _n -Vac _m ), we consider the clusterization of defects into clusters containing H-Vac and H₂-Vac complexes as a structural unit. It is found that hydrogen-vacancy complexes form 2D defect structures in palladium in the (100)-type planes.     

Surface recombination probabilities of H on stainless steel, a-Si:H and oxidized silicon determined by threshold ionization mass spectrometry in H2 RF discharges

H atom densities are measured by threshold ionization mass spectrometry in a H₂ parallel-plate RF discharge. Variations of H density near the surface in steady-state discharge conditions reveal different surface loss probabilities γ on stainless steel, hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) and oxidized silicon. Absolute γ values are obtained from time-resolved H density measurements in afterglow. The etching probability of Si per H atom incident on a-Si:H is also derived by monitoring SiH₄ partial pressure and SiH(A²Δ) optical emission.     

Electronic energy structure of vacancy and divacancy in SiO2

We investigated electronic energy structure of vacancy and divacancy in SiO₂, and found that oxygen vacancy and divacancy give rise to bound-states near the edge of the conduction band, whereas localized states related to the silicon vacancy occur in the valence band. Our results demonstrate that the doubly occupied oxygen vacancy state yields electrons to silicon in Si-SiO₂ junction and serves as a fixed oxide charge.     

氮流量在高氢氛围中对富硅氮化硅薄膜材料结构及其发光特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积技术,以N₂掺入到SiH₄和H₂的沉积方式,分别在玻璃和N型单晶硅片(100)衬底上制备富硅氮化硅薄膜。通过紫外-可见光吸收光谱、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR光谱)、拉曼光谱和光致发光谱(PL谱)分别表征掺氮硅薄膜材料的带隙、结构及其发光特性的变化。结果表明：在氢气的氛围中,随着氮气流量的增加,氢原子能够对薄膜缺陷起到抑制作用,并使较低的SiH₄/N₂流量比下呈现富硅态,但却不利于硅团簇的形成。随着氮原子的掺入,Si—N键的含量增大,带隙增大,薄膜内微结构的无序度也增大,薄膜出现了硅与氮缺陷相关的缺陷态发光;随着氮原子进一步增加,出现了带尾态发光,进一步讨论了发光与结构之间的关联。这些结果有助于采用PECVD制备富硅氮化硅对材料发光与结构特性的优化。     

衬底温度和硼掺杂对p型氢化微晶硅薄膜结构和电学特性的影响

以B₂H₆为掺杂剂,采用射频等离子体增强化学气相沉积技术在玻璃衬底上制备p型氢化微晶硅薄膜.研究了衬底温度和硼烷掺杂比对薄膜的微结构和暗电导率的影响.结果表明：在较高的衬底温度下很低的硼烷掺杂比即可导致薄膜非晶化;在实验范围内,随着衬底温度升高薄膜的晶化率单调下降,暗电导率先缓慢增加然后迅速下降,变化趋势与硼烷掺杂比的影响极为相似.最后着重讨论了p型氢化微晶硅薄膜的生长机理. 关键词： p型氢化微晶硅薄膜 衬底温度 晶化率 电导率     

Effect of hydrogen on phase and microstructure of Ti600 alloy

Effects of hydrogen on microstructure characteristics and precipitation behavior have been investigated in Ti600 alloy hydrogenated at 750°C. Due to the precipitation of δ hydride and α″ martensite, X-ray diffraction (XRD) peaks of α phase shifted to lower angles and became broadened. XRD data showed that the addition of hydrogen expanded crystal lattice of α phase and lattice volume increased linearly in the range of 0?C _H?″ martensite and δ hydride. Compared to as-received one, microstructure of hydrogenated Ti600 alloy changed obviously. Equiaxed α phase decreased and even vanished with hydrogen contents increasing. Parallel fine lamellar structure appeared and the colonies were constructed by different orientation. Micro-hardness of hydrogenated Ti600 alloy increased with the increase of hydrogen concentration, and it was considered that interstitial solution strengthening, precipitation of δ hydride, and generation of defects were the major factors.