搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

He原子掺杂铝材料的第一性原理研究

刘显坤 刘颖 钱达志 郑洲

引用本文:
Citation:

He原子掺杂铝材料的第一性原理研究

刘显坤, 刘颖, 钱达志, 郑洲

First-principles study of helium atom doped interstitial sites of Al

Liu Xian-Kun, Liu Ying, Qian Da-Zhi, Zheng Zhou
PDF
导出引用
  • 采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),计算了铝及铝晶胞间隙位置掺入He原子后体系的几何结构、电子结构、总体能量和电荷布居值.计算结果表明:随着氦在金属铝中逐渐形成,铝晶胞体系会发生晶格畸变,但总的趋势是He在铝体系的八面体位置的晶格畸变小于其在四面体位置的晶格畸变.He在铝晶胞八面体和四面体间隙的杂质形成能分别为1.3367 eV和2.4411 eV.由此可知,He在铝晶胞中最稳定位置是八面体间隙位置.同时,文中还从原子尺度层面分析了He原子在铝晶胞中的占位及其键合性质,讨论
    The geometry structure, electronic structure, total energy, Mulliken changes of He atom in the Al octahedral site and tetrahedral site were studied by first-principle plane-wave pseudopotential method and GGA. The calculation results indicated that the crystal lattice of Al was changed when He atom enter to the interstitial of Al, but the total results are the change of crystal lattice in octahedral site smaller than tetrahedral site. For Al system, the impurity formation energies of helium atom are 1.3367 and 2.4411 eV in the octahedral site and tetrahedral site, respectively. It is found that for He atom the best stable state is octahedral of Al. At the same time, the site occupancy and its effect of He atom in crystal cell was analysis in this article, and the effects of helium atom in Al system on band structure and density of states and valence electron density are discussed.
    • 基金项目: 中国工程物理研究院创新基金(批准号: 2005CX003)资助的课题.
    [1]

    Barnes R S 1965 Nature 206 1307

    [2]

    Donnelly S E 1985 Radiat. Eff. 90 1

    [3]

    [汪 俊、 侯 氢 2009 物理学报 58 6408]

    [4]

    Trinkaus H, Singh B N 2003 J. Nucl. Mat. 323 229

    [5]

    Anton M, Thierry W 2006 Nature Materials 5 679

    [6]

    Zinkle S J 2005 Phys Plas. 12 058101

    [7]

    Katoh Y, Ando M 2003 J. Nucl Mater. 323 251

    [8]

    Yamamoto N, Chuto T, Murase Y 2004 J Nucl Mater. 329 993

    [9]

    Yang L, Zu X T 2006 Appl Phys Lett. 88 091915

    [10]

    Wichert Th 1983 Radat. Eff. 78 177

    [11]

    Sekiguchi H, Wata7nabe H, Sakanoto I 1985 J. Nucl. Mater. 133 468

    [12]

    Kogel G, Triftshauser W 1983 Radiat. Eff. 78 221

    [13]

    Lewis M B, Allen W R 1987 Nucl. Inst. & Methods in Phys. B 22 499

    [14]

    Schwahn D, Li Qiang 1988 Annual convention 1988 of the Austrian physics society, Vienna(Austria), Sep. 3-7, 1988 P26

    [15]

    Haubold H G, Lin J S 1982 J. Nucl. Mater. 111 709

    [16]

    Shimomura Y, Guinan M W 1993 J. Nucl. Mater. 205 374

    [17]

    Mcconville G T, Menke D A 1995 Fusion Techn. 28 1227

    [18]

    Yang L, Zu X T, Wang X Y 2008 Journa of University of Electronic Science and Technology of China 36 663

    [19]

    Chen M, Wang J, Hou Q 2009 Acta. Phys. Sin. 58 1149 (in Chinese) [陈 敏、 汪 俊、 侯 氢 2009 物理学报 58 1149]

    [20]

    Wang J, Hou Q 2009 Acta. Phys. Sin. 58 6408 (in Chinese)

    [21]

    Chen C A 2003 Ph. D. Dissertation (Mianyang: China Academe of engineering and Physics (in Chinese) [陈长安 2003 博士学位论文 (绵阳:中国工程物理研究院)]

    [22]

    Zhao F, Wan K B, Wan F R, Zhou X M 2006 Nuclear Physics Review. 23 161 (in Chinese)[赵 飞、 万奎贝、 万发荣、 周显明 2006 原子核物理评论 23 161]

    [23]

    Zhu Z Z, Hung M C 1996 Chinese Science Bulletin. 41 1651 (in Chinese) [朱梓忠、 黄美纯 1996 科学通报 41 1651]

    [24]

    Wang L, Zhao J J, Wang Y J 2007 Journal of Atomic and Molecular Physics. 24 559 (in Chinese) [王 璐、 赵纪军、 王英杰 2007 原子与分子物理学报 24 559]

    [25]

    Wang H Y, Zhu W J, Song Z F, Liu S J, Chen X Y, He H L 2008 Acta. Phys. Sin. 57 3703 (in Chinese) [王海燕、 祝文军、 宋振飞、 刘绍军、 陈向荣、 贺红亮 2008 物理学报 57 3703]

    [26]

    Segall M D, Lindan P, Prober M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys. Condens Matter 14 2717

    [27]

    Keiji W, Masatoshi S, Hideaki T 2001 Electrochemistry 69 407

    [28]

    Keiji W, Masatoshi S, Hideaki T 1999 J. Electrochemistry Chem. 473 250

    [29]

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

    [30]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [31]

    Mulliken R S 1955 J. Chem. Phys. 23 1833

  • [1]

    Barnes R S 1965 Nature 206 1307

    [2]

    Donnelly S E 1985 Radiat. Eff. 90 1

    [3]

    [汪 俊、 侯 氢 2009 物理学报 58 6408]

    [4]

    Trinkaus H, Singh B N 2003 J. Nucl. Mat. 323 229

    [5]

    Anton M, Thierry W 2006 Nature Materials 5 679

    [6]

    Zinkle S J 2005 Phys Plas. 12 058101

    [7]

    Katoh Y, Ando M 2003 J. Nucl Mater. 323 251

    [8]

    Yamamoto N, Chuto T, Murase Y 2004 J Nucl Mater. 329 993

    [9]

    Yang L, Zu X T 2006 Appl Phys Lett. 88 091915

    [10]

    Wichert Th 1983 Radat. Eff. 78 177

    [11]

    Sekiguchi H, Wata7nabe H, Sakanoto I 1985 J. Nucl. Mater. 133 468

    [12]

    Kogel G, Triftshauser W 1983 Radiat. Eff. 78 221

    [13]

    Lewis M B, Allen W R 1987 Nucl. Inst. & Methods in Phys. B 22 499

    [14]

    Schwahn D, Li Qiang 1988 Annual convention 1988 of the Austrian physics society, Vienna(Austria), Sep. 3-7, 1988 P26

    [15]

    Haubold H G, Lin J S 1982 J. Nucl. Mater. 111 709

    [16]

    Shimomura Y, Guinan M W 1993 J. Nucl. Mater. 205 374

    [17]

    Mcconville G T, Menke D A 1995 Fusion Techn. 28 1227

    [18]

    Yang L, Zu X T, Wang X Y 2008 Journa of University of Electronic Science and Technology of China 36 663

    [19]

    Chen M, Wang J, Hou Q 2009 Acta. Phys. Sin. 58 1149 (in Chinese) [陈 敏、 汪 俊、 侯 氢 2009 物理学报 58 1149]

    [20]

    Wang J, Hou Q 2009 Acta. Phys. Sin. 58 6408 (in Chinese)

    [21]

    Chen C A 2003 Ph. D. Dissertation (Mianyang: China Academe of engineering and Physics (in Chinese) [陈长安 2003 博士学位论文 (绵阳:中国工程物理研究院)]

    [22]

    Zhao F, Wan K B, Wan F R, Zhou X M 2006 Nuclear Physics Review. 23 161 (in Chinese)[赵 飞、 万奎贝、 万发荣、 周显明 2006 原子核物理评论 23 161]

    [23]

    Zhu Z Z, Hung M C 1996 Chinese Science Bulletin. 41 1651 (in Chinese) [朱梓忠、 黄美纯 1996 科学通报 41 1651]

    [24]

    Wang L, Zhao J J, Wang Y J 2007 Journal of Atomic and Molecular Physics. 24 559 (in Chinese) [王 璐、 赵纪军、 王英杰 2007 原子与分子物理学报 24 559]

    [25]

    Wang H Y, Zhu W J, Song Z F, Liu S J, Chen X Y, He H L 2008 Acta. Phys. Sin. 57 3703 (in Chinese) [王海燕、 祝文军、 宋振飞、 刘绍军、 陈向荣、 贺红亮 2008 物理学报 57 3703]

    [26]

    Segall M D, Lindan P, Prober M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys. Condens Matter 14 2717

    [27]

    Keiji W, Masatoshi S, Hideaki T 2001 Electrochemistry 69 407

    [28]

    Keiji W, Masatoshi S, Hideaki T 1999 J. Electrochemistry Chem. 473 250

    [29]

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

    [30]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [31]

    Mulliken R S 1955 J. Chem. Phys. 23 1833

  • [1] 史晓红, 侯滨朋, 李祗烁, 陈京金, 师小文, 朱梓忠. 锂离子电池富锂锰基三元材料中氧空位簇的形成: 第一原理计算. 物理学报, 2023, 72(7): 078201. doi: 10.7498/aps.72.20222300
    [2] 姜楠, 李奥林, 蘧水仙, 勾思, 欧阳方平. 应变诱导单层NbSi2N4材料磁转变的第一性原理研究. 物理学报, 2022, 71(20): 206303. doi: 10.7498/aps.71.20220939
    [3] 祝平, 张强, 芶华松, 王平平, 邵溥真, 小林郁夫, 武高辉. 金刚石/铝复合材料界面性质第一性原理计算及界面反应. 物理学报, 2021, 70(17): 178101. doi: 10.7498/aps.70.20210341
    [4] 孙士阳, 迟中波, 徐平平, 安泽宇, 张俊皓, 谭心, 任元. 金刚石(111)/Al界面形成及性能的第一性原理研究. 物理学报, 2021, 70(18): 188101. doi: 10.7498/aps.70.20210572
    [5] 林洪斌, 林春, 陈越, 钟克华, 张健敏, 许桂贵, 黄志高. 第一性原理研究Mg掺杂对LiCoO2正极材料结构稳定性及其电子结构的影响. 物理学报, 2021, 70(13): 138201. doi: 10.7498/aps.70.20210064
    [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] 莫曼, 曾纪术, 何浩, 张喨, 杜龙, 方志杰. Be, Mg, Mn掺杂CuInO2形成能的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(10): 106102. doi: 10.7498/aps.68.20182255
    [8] 张梅玲, 陈玉红, 张材荣, 李公平. 内在缺陷与Cu掺杂共存对ZnO电磁光学性质影响的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(8): 087101. doi: 10.7498/aps.68.20182238
    [9] 陈东运, 高明, 李拥华, 徐飞, 赵磊, 马忠权. MoO3/Si界面区钼掺杂非晶氧化硅层形成的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(10): 103101. doi: 10.7498/aps.68.20190067
    [10] 罗明海, 黎明锴, 朱家昆, 黄忠兵, 杨辉, 何云斌. CdxZn1-xO合金热力学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(15): 157303. doi: 10.7498/aps.65.157303
    [11] 郝红飞, 王静, 孙锋, 张澜庭. Dy在Nd2Fe14B晶格中的占位及其对Fe原子磁矩影响的第一性原理计算. 物理学报, 2013, 62(11): 117501. doi: 10.7498/aps.62.117501
    [12] 张伟, 徐朝鹏, 王海燕, 陈飞鸿, 何畅. 碘化铟晶体本征缺陷的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(24): 243101. doi: 10.7498/aps.62.243101
    [13] 李青坤, 孙毅, 周玉, 曾凡林. 第一性原理研究bct-C4碳材料的强度性质. 物理学报, 2012, 61(9): 093104. doi: 10.7498/aps.61.093104
    [14] 李青坤, 孙毅, 周玉, 曾凡林. 第一性原理研究hcp-C3碳体环材料的力学性质. 物理学报, 2012, 61(4): 043103. doi: 10.7498/aps.61.043103
    [15] 唐冬华, 薛林, 孙立忠, 钟建新. B在Hg0.75Cd0.25Te中掺杂效应的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(2): 027102. doi: 10.7498/aps.61.027102
    [16] 尚家香, 于潭波. NiAl和Cr材料中H原子间隙的第一性原理计算. 物理学报, 2009, 58(2): 1179-1184. doi: 10.7498/aps.58.1179
    [17] 孙源, 明星, 孟醒, 孙正昊, 向鹏, 兰民, 陈岗. 多铁材料BaCoF4电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5653-5660. doi: 10.7498/aps.58.5653
    [18] 周晶晶, 陈云贵, 吴朝玲, 郑欣, 房玉超, 高涛. 新型轻质储氢材料的第一性原理原子尺度设计. 物理学报, 2009, 58(7): 4853-4861. doi: 10.7498/aps.58.4853
    [19] 李虹, 王绍青, 叶恒强. Nb掺杂对γ-TiAl抗氧化能力影响的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(13): 224-S229. doi: 10.7498/aps.58.224
    [20] 耶红刚, 陈光德, 竹有章, 张俊武. 六方AlN本征缺陷的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5376-5381. doi: 10.7498/aps.56.5376
计量
  • 文章访问数:  7793
  • PDF下载量:  1115
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-11-20
  • 修回日期:  2010-05-05
  • 刊出日期:  2010-09-15

/

返回文章
返回