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C, N, O原子在金属V中扩散行为的第一性原理计算

杨彪 王丽阁 易勇 王恩泽 彭丽霞

C, N, O原子在金属V中扩散行为的第一性原理计算

杨彪, 王丽阁, 易勇, 王恩泽, 彭丽霞
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  • 基于密度泛函理论, 采用第一性原理计算方法研究了C, N, O原子在金属V中的扩散行为. 首先, 讨论了C, N, O原子在V体心立方晶格中的间隙占位情况, 分析了其在间隙位置与V晶格的相互作用, 并探究了这种相互作用对金属V电子结构的影响. 研究结果表明: C, N, O原子在V的八面体间隙位置更为稳定, 并且C, N, O原子的2p电子与V的3d电子之间有比较强的成键作用; C, N, O原子的扩散势垒分别为0.89, 1.26, 0.98 eV, 并得出了其扩散系数表达式; 最后, 通过阿仑尼乌斯关系图对比了三者在V中扩散系数的大小, 并计算出体系温度在500–1100 K之间时其在V中的扩散系数, 计算结果与实验值基本符合.
    • 基金项目: 国防基础科研项目(批准号: B1520133006)和四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地开放基金(批准号: 14zxfk04)资助的课题.
    [1]

    Smith D L, Chung H M, Loomis B A 1995 Fusion Eng. Des. 29 399

    [2]

    Kohyama A 2005 Mater. Trans. JIM 46 384

    [3]

    Wang C, Zhang Y M, Zhang Y M 2007 Chin. Phys. B 16 2455

    [4]

    Muroga T, Nagasaka T, Abe K, Chernov V M, Matsui H, Smith D L, Xu Z Y 2002 J. Nucl. Mater. 307–311 547

    [5]

    Yang B, Wang L G, Wang E Z 2014 Mater. Rev. 28 143 (in Chinese) [杨彪, 王丽阁, 王恩泽 2014 材料导报 28 143]

    [6]

    Tyumentsev A N, Korotaev A D, Pinzhin Y P, Ditenberg I A, Litovchenko S V, Shuba Y V, Shevchenko N V, Drobishev V A, Potapenko M M, Chernov V M 2004 J. Nucl. Mater. 329-333 429

    [7]

    Skai K, Satou M, Fujiwara M, Takanashi K, Hasgawaa, Abe K 2004 J. Nucl. Mater. 329–333 457

    [8]

    Huang S K, Zhou D C, Li C A, Li J M, Liu B 2011 Mater. Eng. 3 34 (in Chinese) [黄姝珂, 周丹晨, 李昌安, 李敬民, 刘宝 2011 材料工程 3 34]

    [9]

    Rao J P, Ouyang C Y, Lei M S, Jiang F Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 047105 (in Chinese) [饶建平, 欧阳楚英, 雷敏生, 江风益 2012 物理学报 61 047105]

    [10]

    Liu Y L, Jin S, Zhang Y 2012 Chin. Phys. B 21 016105

    [11]

    Fujiwarn M, Takanashi K, Satou M 2002 J. Nucl. Mater. 307–308 601

    [12]

    Zhang P B, Zhao J J, Qin Y, Wen B 2011 J. Nucl. Mater. 413 90

    [13]

    L B, Linghu R F, Song X S, Wang X L, Yang X D, He D W 2012 Acta Phys. Sin. 61 076802 (in Chinese) [吕兵, 令狐荣锋, 宋晓书, 王晓璐, 杨向东, 贺端威 2012 物理学报 61 076802]

    [14]

    Hohenberg P, Kohn W 1964 Phys. Rev. B 136 864

    [15]

    Kohn W, Sham L J 1965 Phys. Rev. A 140 1133

    [16]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [17]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [18]

    Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B 45 13244

    [19]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [20]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [21]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [22]

    Zhou J J, Chen Y G, Wu C L, Pang L J, Zheng X, Gao T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7044 (in Chinese) [周晶晶, 陈云贵, 吴朝玲, 庞立娟, 郑欣, 高涛 2009 物理学报 58 7044]

    [23]

    Wu Q, Li S S, Ma Y 2012 Chin. Phys. B 21 109102

    [24]

    Zhu J S, Wang B Z 1992 Theoretical Foundation of Metal (Beijing: China Astronautic Publishing House) p32 (in Chinese) [祝菊生, 王炳洲1992金属理论基础(北京: 中国宇航出版社)第32页]

    [25]

    Yang Z J 1966 Acta Phys. Sin. 22 281 (in Chinese) [杨正举 1966 物理学报 22 281]

    [26]

    Sheppard D, Terrell R, Henkelman G 2008 J. Chem. Phys. 128 134106

    [27]

    Govind N, Petersen M, Fitzgerald G 2003 Comput. Mater. Sci. 28 250

    [28]

    Arrhenius S 1889 Z. Phys. Chem. 4 226

    [29]

    Vineyard G H 1957 J. Phys. Chem. Solids 3 121

    [30]

    Kutner R 1981 Phys. Rev. Lett. A 81 239

    [31]

    Wert C, Zener C 1949 Phys. Rev. B 76 1169

    [32]

    Wert C 1950 Phys. Rev. B 79 601

    [33]

    Shewmon P 1989 Diffusion in Solids (New York: John Wiley & Sons) p84

    [34]

    Boratto F J M, Reed-Hill R E 1977 Scripta Metall. 11 1107

  • [1]

    Smith D L, Chung H M, Loomis B A 1995 Fusion Eng. Des. 29 399

    [2]

    Kohyama A 2005 Mater. Trans. JIM 46 384

    [3]

    Wang C, Zhang Y M, Zhang Y M 2007 Chin. Phys. B 16 2455

    [4]

    Muroga T, Nagasaka T, Abe K, Chernov V M, Matsui H, Smith D L, Xu Z Y 2002 J. Nucl. Mater. 307–311 547

    [5]

    Yang B, Wang L G, Wang E Z 2014 Mater. Rev. 28 143 (in Chinese) [杨彪, 王丽阁, 王恩泽 2014 材料导报 28 143]

    [6]

    Tyumentsev A N, Korotaev A D, Pinzhin Y P, Ditenberg I A, Litovchenko S V, Shuba Y V, Shevchenko N V, Drobishev V A, Potapenko M M, Chernov V M 2004 J. Nucl. Mater. 329-333 429

    [7]

    Skai K, Satou M, Fujiwara M, Takanashi K, Hasgawaa, Abe K 2004 J. Nucl. Mater. 329–333 457

    [8]

    Huang S K, Zhou D C, Li C A, Li J M, Liu B 2011 Mater. Eng. 3 34 (in Chinese) [黄姝珂, 周丹晨, 李昌安, 李敬民, 刘宝 2011 材料工程 3 34]

    [9]

    Rao J P, Ouyang C Y, Lei M S, Jiang F Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 047105 (in Chinese) [饶建平, 欧阳楚英, 雷敏生, 江风益 2012 物理学报 61 047105]

    [10]

    Liu Y L, Jin S, Zhang Y 2012 Chin. Phys. B 21 016105

    [11]

    Fujiwarn M, Takanashi K, Satou M 2002 J. Nucl. Mater. 307–308 601

    [12]

    Zhang P B, Zhao J J, Qin Y, Wen B 2011 J. Nucl. Mater. 413 90

    [13]

    L B, Linghu R F, Song X S, Wang X L, Yang X D, He D W 2012 Acta Phys. Sin. 61 076802 (in Chinese) [吕兵, 令狐荣锋, 宋晓书, 王晓璐, 杨向东, 贺端威 2012 物理学报 61 076802]

    [14]

    Hohenberg P, Kohn W 1964 Phys. Rev. B 136 864

    [15]

    Kohn W, Sham L J 1965 Phys. Rev. A 140 1133

    [16]

    Kresse G, Hafner J 1993 Phys. Rev. B 47 558

    [17]

    Kresse G, Furthmller J 1996 Phys. Rev. B 54 11169

    [18]

    Perdew J P, Wang Y 1992 Phys. Rev. B 45 13244

    [19]

    Kresse G, Joubert D 1999 Phys. Rev. B 59 1758

    [20]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [21]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [22]

    Zhou J J, Chen Y G, Wu C L, Pang L J, Zheng X, Gao T 2009 Acta Phys. Sin. 58 7044 (in Chinese) [周晶晶, 陈云贵, 吴朝玲, 庞立娟, 郑欣, 高涛 2009 物理学报 58 7044]

    [23]

    Wu Q, Li S S, Ma Y 2012 Chin. Phys. B 21 109102

    [24]

    Zhu J S, Wang B Z 1992 Theoretical Foundation of Metal (Beijing: China Astronautic Publishing House) p32 (in Chinese) [祝菊生, 王炳洲1992金属理论基础(北京: 中国宇航出版社)第32页]

    [25]

    Yang Z J 1966 Acta Phys. Sin. 22 281 (in Chinese) [杨正举 1966 物理学报 22 281]

    [26]

    Sheppard D, Terrell R, Henkelman G 2008 J. Chem. Phys. 128 134106

    [27]

    Govind N, Petersen M, Fitzgerald G 2003 Comput. Mater. Sci. 28 250

    [28]

    Arrhenius S 1889 Z. Phys. Chem. 4 226

    [29]

    Vineyard G H 1957 J. Phys. Chem. Solids 3 121

    [30]

    Kutner R 1981 Phys. Rev. Lett. A 81 239

    [31]

    Wert C, Zener C 1949 Phys. Rev. B 76 1169

    [32]

    Wert C 1950 Phys. Rev. B 79 601

    [33]

    Shewmon P 1989 Diffusion in Solids (New York: John Wiley & Sons) p84

    [34]

    Boratto F J M, Reed-Hill R E 1977 Scripta Metall. 11 1107

  • [1] 刘飞, 文志鹏. Zr, Nb, V在α-Fe(C)中的占位、电子结构及键合作用的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(13): 137101. doi: 10.7498/aps.68.20182282
    [2] 段满益, 徐 明, 周海平, 沈益斌, 陈青云, 丁迎春, 祝文军. 过渡金属与氮共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5359-5365. doi: 10.7498/aps.56.5359
    [3] 程志梅, 王新强, 王风, 鲁丽娅, 刘高斌, 段壮芬, 聂招秀. 三元化合物ZnCrS2电子结构和半金属铁磁性的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(9): 096301. doi: 10.7498/aps.60.096301
    [4] 马振宁, 蒋敏, 王磊. Mg-Y-Zn合金三元金属间化合物的电子结构及其相稳定性的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(18): 187102. doi: 10.7498/aps.64.187102
    [5] 胡洁琼, 谢明, 张吉明, 刘满门, 杨有才, 陈永泰. Au-Sn金属间化合物的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(24): 247102. doi: 10.7498/aps.62.247102
    [6] 陈国祥, 樊晓波, 李思琦, 张建民. 碱金属和碱土金属掺杂二维GaN材料电磁特性的第一性原理计算. 物理学报, 2019, 68(23): 237303. doi: 10.7498/aps.68.20191246
    [7] 姚仲瑜, 孙丽, 潘孟美, 孙书娟. 第一性原理研究semi-Heusler合金CoCrTe和CoCrSb的半金属性和磁性. 物理学报, 2016, 65(12): 127501. doi: 10.7498/aps.65.127501
    [8] 姚仲瑜, 孙丽, 潘孟美, 孙书娟, 刘汉军. 第一性原理研究half-Heusler合金VLiBi和CrLiBi的半金属铁磁性. 物理学报, 2018, 67(21): 217501. doi: 10.7498/aps.67.20181129
    [9] 潘志军, 张澜庭, 吴建生. CoSi电子结构第一性原理研究. 物理学报, 2005, 54(1): 328-332. doi: 10.7498/aps.54.328
    [10] 宋久旭, 杨银堂, 刘红霞, 张志勇. 掺氮碳化硅纳米管电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4883-4887. doi: 10.7498/aps.58.4883
    [11] 倪建刚, 刘 诺, 杨果来, 张 曦. 第一性原理研究BaTiO3(001)表面的电子结构. 物理学报, 2008, 57(7): 4434-4440. doi: 10.7498/aps.57.4434
    [12] 刘建军. (Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析. 物理学报, 2011, 60(3): 037102. doi: 10.7498/aps.60.037102
    [13] 文黎巍, 王玉梅, 裴慧霞, 丁俊. Sb系half-Heusler合金磁性及电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047110. doi: 10.7498/aps.60.047110
    [14] 宋庆功, 刘立伟, 赵辉, 严慧羽, 杜全国. YFeO3的电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(10): 107102. doi: 10.7498/aps.61.107102
    [15] 周平, 王新强, 周木, 夏川茴, 史玲娜, 胡成华. 第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质. 物理学报, 2013, 62(8): 087104. doi: 10.7498/aps.62.087104
    [16] 吴木生, 徐波, 刘刚, 欧阳楚英. Cr和W掺杂的单层MoS2电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037103. doi: 10.7498/aps.62.037103
    [17] 程和平, 但加坤, 黄智蒙, 彭辉, 陈光华. 黑索金电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(16): 163102. doi: 10.7498/aps.62.163102
    [18] 黄有林, 侯育花, 赵宇军, 刘仲武, 曾德长, 马胜灿. 应变对钴铁氧体电子结构和磁性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(16): 167502. doi: 10.7498/aps.62.167502
    [19] 骆最芬, 岑伟富, 范梦慧, 汤家俊, 赵宇军. BiTiO3电子结构及光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(14): 147102. doi: 10.7498/aps.64.147102
    [20] 徐晶, 梁家青, 李红萍, 李长生, 刘孝娟, 孟健. Ti掺杂NbSe2电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(20): 207101. doi: 10.7498/aps.64.207101
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-28
  • 修回日期:  2014-11-03
  • 刊出日期:  2015-01-05

C, N, O原子在金属V中扩散行为的第一性原理计算

  • 1. 西南科技大学材料科学与工程学院, 绵阳 621010;
  • 2. 四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地, 绵阳 621010;
  • 3. 表面物理与化学重点实验室, 绵阳 621907
    基金项目: 

    国防基础科研项目(批准号: B1520133006)和四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地开放基金(批准号: 14zxfk04)资助的课题.

摘要: 基于密度泛函理论, 采用第一性原理计算方法研究了C, N, O原子在金属V中的扩散行为. 首先, 讨论了C, N, O原子在V体心立方晶格中的间隙占位情况, 分析了其在间隙位置与V晶格的相互作用, 并探究了这种相互作用对金属V电子结构的影响. 研究结果表明: C, N, O原子在V的八面体间隙位置更为稳定, 并且C, N, O原子的2p电子与V的3d电子之间有比较强的成键作用; C, N, O原子的扩散势垒分别为0.89, 1.26, 0.98 eV, 并得出了其扩散系数表达式; 最后, 通过阿仑尼乌斯关系图对比了三者在V中扩散系数的大小, 并计算出体系温度在500–1100 K之间时其在V中的扩散系数, 计算结果与实验值基本符合.

English Abstract

参考文献 (34)

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