氦对LaNi5晶体结构的影响及其扩散特性研究

张传瑜; 高  涛; 张云光; 周晶晶; 朱正和; 陈  波

doi:10.7498/aps.57.4379

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氦对LaNi5晶体结构的影响及其扩散特性研究

张传瑜 , 高涛 , 张云光 , 周晶晶 , 朱正和 , 陈波

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

氦对LaNi5晶体结构的影响及其扩散特性研究

张传瑜, 高涛, 张云光, 周晶晶, 朱正和, 陈波

物理学报, 2008, 57(7): 4379-4385.

doi: 10.7498/aps.57.4379

Theoretical studies on the structure and He interstitial diffusion of LaNi5He compounds

Zhang Chuan-Yu, Gao Tao, Zhang Yun-Guang, Zhou Jing-Jing, Zhu Zheng-He, Chen Bo

Acta Phys. Sin., 2008, 57(7): 4379-4385.

doi: 10.7498/aps.57.4379

摘要
从密度泛函理论为基础的第一性原理出发，运用全势能线性缀加平面波(FLAPW)方法，对氚衰变后氦在合金中的占位以及LaNi5He晶体结构进行了理论计算，并系统给出了氦在间隙间的迁移曲线.结果表明，氦原子在十二面体(1b)格位最稳定，并且氦从6m格位向1b格位迁移不存在势垒，而从2d格位向1b格位迁移则需越过1.55eV高的势垒.另外，氦从12n格位穿过12o格位最后到达6m格位也无明显势垒存在，并且处于4h格位之间的氦原子可以自由迁移，而相应12n格位之间的直接迁移则需跨越13.6eV高的势垒.最后还计算给出了氚衰变后合金的态密度、电子密度以及势能分布图，并与相应的LaNi5H结构作了详细比较.

关键词:
全势能线性缀加平面波(FLAPW) /

LaNi5He /

态密度 /

扩散
Abstract
Based on the generalized gradient approximation (GGA) of density function and the full-potential linearized augmented plane wave (FLAPW) method, the micro-arrangement of He atoms after tritium decay in LaNi5He have been modeled for theoretical study. The energy curves between 1b-6m-2d, 4h-2d-4h, 6m-12o-12n and 12n-3f-12n interstitial sites for LaNi5He are worked out theoretically. The results indicate that 1b site is most stable for He occupation in LaNi5He among the seven nonequivalent interstices. The potential barrier doesn't exist when He atoms migrate from 6m site to 1b site, but there is a potential barrier of height 1.55eV between 2d site and 1b site. And He atoms which lie in the 12n sites can easily go throngh the 12o sites to get to the 6m sites finally. Helium atoms can freely migrate between the 4h sites. By getting through a 13.6eV potential barrier, He atoms are able to directly migrate between the 12n sites. Finally, the density of states (DOS), charge density (CD) and potential distribution for characteristic interstitial LaNi5He and LaNi5H are plotted and compared with each other in detail.

Keywords:
full-potential linearized augmented plane wave (FLAPW) /

LaNi5He /

density of states (DOS) /

diffusion
作者及机构信息
张传瑜²,

高涛¹,

张云光¹,

周晶晶¹,

朱正和¹,

陈波³

(1)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065; (2)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065；四川大学物理科学与技术学院，成都 610065; (3)中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳 621900

基金项目: 国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号：10276027)资助的课题.
Authors and contacts
Zhang Chuan-Yu²,

Gao Tao¹,

Zhang Yun-Guang¹,

Zhou Jing-Jing¹,

Zhu Zheng-He¹,

Chen Bo³

(1)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065; (2)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065；四川大学物理科学与技术学院，成都 610065; (3)中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳 621900
参考文献

施引文献

[1]	邓永和, 张宇文, 谭恒博, 文大东, 高明, 吴安如. NiCu双金属纳米粒子的表面偏析、结构特征与扩散. 物理学报, 2021, 70(17): 177601. doi: 10.7498/aps.70.20210336
[2]	黄多辉, 万明杰, 杨俊升. 聚甲基丙烯酸甲酯与碳纳米管纳米复合材料玻璃化转变及其非线性力学行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2021, 70(21): 218101. doi: 10.7498/aps.70.20210752
[3]	刘心卓, 王华光. 椭球胶体在圆球胶体体系中扩散行为的实验研究. 物理学报, 2020, 69(23): 238201. doi: 10.7498/aps.69.20201301
[4]	廖晶晶, 蔺福军. 混合手征活性粒子在时间延迟反馈下的扩散和分离. 物理学报, 2020, 69(22): 220501. doi: 10.7498/aps.69.20200505
[5]	张恒, 黄燕, 石旺舟, 周孝好, 陈效双. Al原子在Si表面扩散动力学的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(20): 207302. doi: 10.7498/aps.68.20190783
[6]	王超, 陈英才, 周艳丽, 罗孟波. 两嵌段高分子链在周期管道内扩散的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2017, 66(1): 018201. doi: 10.7498/aps.66.018201
[7]	李亚雄, 刘先贵, 胡志明, 高树生, 端祥刚, 常进. 页岩气滑脱、扩散传输机理耦合新方法. 物理学报, 2017, 66(11): 114702. doi: 10.7498/aps.66.114702
[8]	段永华, 孙勇. (α, β , γ)-Nb5Si3电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2012, 61(21): 217101. doi: 10.7498/aps.61.217101
[9]	陆裕东, 何小琦, 恩云飞, 王歆, 庄志强. 倒装芯片上金属布线/凸点互连结构中原子的定向扩散. 物理学报, 2010, 59(5): 3438-3444. doi: 10.7498/aps.59.3438
[10]	刘建军. 掺Ga对ZnO电子态密度和光学性质的影响. 物理学报, 2010, 59(9): 6466-6472. doi: 10.7498/aps.59.6466
[11]	陈德彝, 王忠龙. 白交叉关联色噪声驱动的线性振子的扩散. 物理学报, 2010, 59(1): 111-115. doi: 10.7498/aps.59.111
[12]	吕耀平, 顾国锋, 陆华春, 戴瑜, 唐国宁. 在不同扩散系数下反应扩散平面波的折射. 物理学报, 2009, 58(5): 2996-3000. doi: 10.7498/aps.58.2996
[13]	王永亮, 张超, 唐鑫, 张庆瑜. 表面Cu原子间相互作用对Cu(001)表面跳跃扩散行为的影响. 物理学报, 2006, 55(8): 4214-4220. doi: 10.7498/aps.55.4214
[14]	曹博, 包良满, 李公平, 何山虎. Cu/SiO2/Si(111)体系中Cu和Si的扩散及界面反应. 物理学报, 2006, 55(12): 6550-6555. doi: 10.7498/aps.55.6550
[15]	顾永玉, 张永康, 张兴权, 史建国. 约束层对激光驱动冲击波压力影响机理的理论研究. 物理学报, 2006, 55(11): 5885-5891. doi: 10.7498/aps.55.5885
[16]	常福宣, 陈　进, 黄　薇. 反常扩散与分数阶对流-扩散方程. 物理学报, 2005, 54(3): 1113-1117. doi: 10.7498/aps.54.1113
[17]	王秀英, 高明, 孙力玲, 刘日平, 张君, 王文魁. 注入Mo 在Zr57Nb5Cu15.4Ni12.6Al10非晶合金中的扩散. 物理学报, 2004, 53(1): 200-203. doi: 10.7498/aps.53.200
[18]	刘晓东, 李曙光, 许兴胜, 王义全, 程丙英, 张道中. 用不同密度分布的发光分子探测光子晶体的全态密度. 物理学报, 2004, 53(1): 132-136. doi: 10.7498/aps.53.132
[19]	胡晓君, 戴永兵, 何贤昶, 沈荷生, 李荣斌. 空位在金刚石近(001)表面扩散的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(6): 1388-1392. doi: 10.7498/aps.51.1388
[20]	张海燕. 多分量胶体悬浮系统转动扩散张量的反射理论. 物理学报, 2002, 51(2): 449-455. doi: 10.7498/aps.51.449

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物理学报. 2008, 57(7): 4379-4385.

doi: 10.7498/aps.57.4379.

氦对LaNi5晶体结构的影响及其扩散特性研究

1. (1)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065; (2)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065；四川大学物理科学与技术学院，成都 610065; (3)中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳 621900

基金项目: 国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号：10276027)资助的课题.

收稿日期: 2006-08-19
修回日期: 2007-06-18
刊出日期: 2008-07-20

摘要: 从密度泛函理论为基础的第一性原理出发，运用全势能线性缀加平面波(FLAPW)方法，对氚衰变后氦在合金中的占位以及LaNi5He晶体结构进行了理论计算，并系统给出了氦在间隙间的迁移曲线.结果表明，氦原子在十二面体(1b)格位最稳定，并且氦从6m格位向1b格位迁移不存在势垒，而从2d格位向1b格位迁移则需越过1.55eV高的势垒.另外，氦从12n格位穿过12o格位最后到达6m格位也无明显势垒存在，并且处于4h格位之间的氦原子可以自由迁移，而相应12n格位之间的直接迁移则需跨越13.6eV高的势垒.最后还计算给出了氚衰变后合金的态密度、电子密度以及势能分布图，并与相应的LaNi5H结构作了详细比较.

关键词:

English Abstract

Theoretical studies on the structure and He interstitial diffusion of LaNi5He compounds

1.
(1)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065; (2)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065；四川大学物理科学与技术学院，成都 610065; (3)中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳 621900

Received Date: 19 August 2006
Accepted Date: 18 June 2007
Published Online: 20 July 2008

Abstract: Based on the generalized gradient approximation (GGA) of density function and the full-potential linearized augmented plane wave (FLAPW) method, the micro-arrangement of He atoms after tritium decay in LaNi5He have been modeled for theoretical study. The energy curves between 1b-6m-2d, 4h-2d-4h, 6m-12o-12n and 12n-3f-12n interstitial sites for LaNi5He are worked out theoretically. The results indicate that 1b site is most stable for He occupation in LaNi5He among the seven nonequivalent interstices. The potential barrier doesn't exist when He atoms migrate from 6m site to 1b site, but there is a potential barrier of height 1.55eV between 2d site and 1b site. And He atoms which lie in the 12n sites can easily go throngh the 12o sites to get to the 6m sites finally. Helium atoms can freely migrate between the 4h sites. By getting through a 13.6eV potential barrier, He atoms are able to directly migrate between the 12n sites. Finally, the density of states (DOS), charge density (CD) and potential distribution for characteristic interstitial LaNi5He and LaNi5H are plotted and compared with each other in detail.

Keywords:

full-potential linearized augmented plane wave (FLAPW) /
LaNi5He /
density of states (DOS) /
diffusion

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(1)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065; (2)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065；四川大学物理科学与技术学院，成都 610065; (3)中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳 621900

Authors and contacts

(1)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065; (2)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065；四川大学物理科学与技术学院，成都 610065; (3)中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳 621900

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1. (1)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065; (2)四川大学原子与分子物理研究所，成都 610065；四川大学物理科学与技术学院，成都 610065; (3)中国工程物理研究院核物理与化学研究所，绵阳 621900

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