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Al表面的"类液"结构及其自扩散通道

汤富领 陈功宝 谢勇 路文江

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Al表面的"类液"结构及其自扩散通道

汤富领, 陈功宝, 谢勇, 路文江

Liquid-like structure and self-diffusion channels on Al surfaces

Chen Gong-Bao, Lu Wen-Jiang, Tang Fu-Ling, Xie Yong
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  • 应用分子动力学方法,采用嵌入势模型在熔点下和熔点上对Al(001),(110)和(111)表面的原子结构和自扩散现象进行研究.发现这些表面的第一层原子在低于熔点时,Al(110)面在700±10 K,Al(001)面在 860±10 K,Al(111)面在 930±10 K呈现明显自扩散且最终转变为"类液"结构,而其余各层仍保留有序状态.对这种"类液"结构进行均方位移、结构有序参数、径向分布函数和z向粒子密度分析,发现其结构和扩散行为与熔化的Al表面不同,并能在一定温度区间稳定存在.在"类液
    Molecular dynamics simulation with embedded atom method potentials is performed to study the atomic structure and self-diffusion on three aluminum surfaces: (001), (110) and (111). Using mean-square displacement, structure ordering parameter, radial-distribution function and z-direction density, we find that their atoms on the first layer present obvious self-diffusion then change into liquid-like structure under melting points: Al(110) at 700±10 K, Al(001) at 860±10 K, and Al(111) at 930±10 K. In the liquid-like structure, self-diffusions always take place on the first layer of the original surface along the direction parallel rather than vertical to the surface: some of the diffusions occur on the outermost layer and more diffusions occur outside the original surface. The main diffusion channels of the three surfaces are different: along [001] on Al(110), [110] and [110] on Al(001), and [110], [101] and [011] on Al(111). No inter-layer diffusion takes place in liquid-like structure, which is different from in the liquid structure of melted surface.
    • 基金项目: 国家科学自然基金(批准号:10964003)、甘肃省自然科学基金(批准号:096RJZA102)、高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20096201120002)和中国博士后科学基金(批准号:20100470886)资助的课题.
    [1]

    Goertzt M P, Zhu X Y, Houston J E 2009 Langmuir 25 6905

    [2]

    Li Y M, Somorjai G A 2007 J. Phys. Chem. C 111 9631

    [3]

    Meng L J, Li R W, Sun J D, Liu S J 2009 Acta Phys. Sin. 58 2637 (in Chinese) [孟丽娟、李融武、孙俊东、刘绍军 2009 物理学报 58 2637]

    [4]

    James J C, Ashok K S, Richard M L 2000 J. Am. Chem. Soc. 122 2381

    [5]

    Liu H, Ke F J, Pan H, Zhou M 2007 Acta Phys. Sin. 56 407 (in Chinese) [刘 浩、柯浮久、潘 晖、周 敏 2007 物理学报 56 407]

    [6]

    Xie G F, Wang D W, Ying C T 2003 Acta Phys. Sin. 52 2254 (in Chinese) [谢国锋、王德武、应纯同 2003 物理学报 52 2254]

    [7]

    He A M, Qin C S, Shao J L, Wang P 2009 Acta Phys. Sin. 58 2667 (in Chinese) [何安民、秦承森、邵建立、王 裴 2009 物理学报 58 2667]

    [8]

    Born M, Mayer J M 1932 Z. Phys. 75 1

    [9]

    Tang F L, Cheng X G, Lu W J, Yu W Y 2010 Physica B 405 1248

    [10]

    Tang F L, Che X X, Lu W J, Chen G B, Xie Y, Yu W Y 2009 Physica B 404 2489

    [11]

    Tang F L, Zhang X 2006 Phys. Rev. B 73 144401

    [12]

    Tang F L, Zhang X 2007 Appl. Phys. Lett. 90 142501

    [13]

    Tang F L, Huang M, Lu W J, Yu W Y 2009 Surf. Sci. 603 948

    [14]

    Molenbroek A M, Frenken J W M 1994 Phys. Rev. B 50 11132

    [15]

    Van der Con A W D, Smith R J, Cay J M 1990 Surf. Sci. 227 143

    [16]

    Stoltze P, Norskov J K, Landmam U 1988 Phys. Rev. Lett. 61 440

    [17]

    Tolla F D, Ercolessi F, Tosatti E 1995 Phys. Rev. Lett. 74 3201

    [18]

    Balabegovic G 1997 Phys. Rev. B 55 16450

    [19]

    Ye Y J, Zhang L T, Cheng L F, Xu Y D 2006 J. Inorg. Mater. 21 483 (in Chinese)[叶雅静、张立同、成来飞、徐永东 2006 无机材料学报 21 483]

    [20]

    Rapaport D C 1995 The Art of Molecular Dynamics Simulation (Cambridge:Cambridge University Press) p90

    [21]

    Ciccotti G, Guillope M, Pontikis V 1983 Phys. Rev. B 27 5576

    [22]

    Yang Q W, Zhu R Z, Wen Y H 2005 Acta Phys. Sin. 54 4245 (in Chinese) [杨全文、朱如曾、文玉华 2005 物理学报 54 4245]

  • [1]

    Goertzt M P, Zhu X Y, Houston J E 2009 Langmuir 25 6905

    [2]

    Li Y M, Somorjai G A 2007 J. Phys. Chem. C 111 9631

    [3]

    Meng L J, Li R W, Sun J D, Liu S J 2009 Acta Phys. Sin. 58 2637 (in Chinese) [孟丽娟、李融武、孙俊东、刘绍军 2009 物理学报 58 2637]

    [4]

    James J C, Ashok K S, Richard M L 2000 J. Am. Chem. Soc. 122 2381

    [5]

    Liu H, Ke F J, Pan H, Zhou M 2007 Acta Phys. Sin. 56 407 (in Chinese) [刘 浩、柯浮久、潘 晖、周 敏 2007 物理学报 56 407]

    [6]

    Xie G F, Wang D W, Ying C T 2003 Acta Phys. Sin. 52 2254 (in Chinese) [谢国锋、王德武、应纯同 2003 物理学报 52 2254]

    [7]

    He A M, Qin C S, Shao J L, Wang P 2009 Acta Phys. Sin. 58 2667 (in Chinese) [何安民、秦承森、邵建立、王 裴 2009 物理学报 58 2667]

    [8]

    Born M, Mayer J M 1932 Z. Phys. 75 1

    [9]

    Tang F L, Cheng X G, Lu W J, Yu W Y 2010 Physica B 405 1248

    [10]

    Tang F L, Che X X, Lu W J, Chen G B, Xie Y, Yu W Y 2009 Physica B 404 2489

    [11]

    Tang F L, Zhang X 2006 Phys. Rev. B 73 144401

    [12]

    Tang F L, Zhang X 2007 Appl. Phys. Lett. 90 142501

    [13]

    Tang F L, Huang M, Lu W J, Yu W Y 2009 Surf. Sci. 603 948

    [14]

    Molenbroek A M, Frenken J W M 1994 Phys. Rev. B 50 11132

    [15]

    Van der Con A W D, Smith R J, Cay J M 1990 Surf. Sci. 227 143

    [16]

    Stoltze P, Norskov J K, Landmam U 1988 Phys. Rev. Lett. 61 440

    [17]

    Tolla F D, Ercolessi F, Tosatti E 1995 Phys. Rev. Lett. 74 3201

    [18]

    Balabegovic G 1997 Phys. Rev. B 55 16450

    [19]

    Ye Y J, Zhang L T, Cheng L F, Xu Y D 2006 J. Inorg. Mater. 21 483 (in Chinese)[叶雅静、张立同、成来飞、徐永东 2006 无机材料学报 21 483]

    [20]

    Rapaport D C 1995 The Art of Molecular Dynamics Simulation (Cambridge:Cambridge University Press) p90

    [21]

    Ciccotti G, Guillope M, Pontikis V 1983 Phys. Rev. B 27 5576

    [22]

    Yang Q W, Zhu R Z, Wen Y H 2005 Acta Phys. Sin. 54 4245 (in Chinese) [杨全文、朱如曾、文玉华 2005 物理学报 54 4245]

  • [1] 王艳, 徐进良, 李文, 刘欢. 超临界Lennard-Jones流体结构特性分子动力学研究. 物理学报, 2020, 69(7): 070201. doi: 10.7498/aps.69.20191591
    [2] 张程宾, 程启坤, 陈永平. 分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2014, 63(23): 236601. doi: 10.7498/aps.63.236601
    [3] 常旭. 多层石墨烯的表面起伏的分子动力学模拟. 物理学报, 2014, 63(8): 086102. doi: 10.7498/aps.63.086102
    [4] 孟凡净, 刘焜. 密集剪切颗粒流中速度波动和自扩散特性的离散元模拟. 物理学报, 2014, 63(13): 134502. doi: 10.7498/aps.63.134502
    [5] 陈仙, 王炎武, 王晓艳, 安书董, 王小波, 赵玉清. 非晶氧化钛薄膜形成过程中钛离子能量对表面结构影响的机理. 物理学报, 2014, 63(24): 246801. doi: 10.7498/aps.63.246801
    [6] 柯川, 赵成利, 苟富均, 赵勇. 分子动力学模拟H原子与Si的表面相互作用. 物理学报, 2013, 62(16): 165203. doi: 10.7498/aps.62.165203
    [7] 肖红星, 龙冲生. UO2 晶体中低密勒指数晶面表面能的分子动力学模拟. 物理学报, 2013, 62(10): 103104. doi: 10.7498/aps.62.103104
    [8] 贺平逆, 吕晓丹, 赵成利, 宁建平, 秦尤敏, 苟富均. F原子与SiC(100)表面相互作用的分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(9): 095203. doi: 10.7498/aps.60.095203
    [9] 贺平逆, 宁建平, 秦尤敏, 赵成利, 苟富均. 低能Cl原子刻蚀Si(100)表面的分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(4): 045209. doi: 10.7498/aps.60.045209
    [10] 刘建廷, 段海明. 不同势下铱团簇结构和熔化行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(7): 4826-4834. doi: 10.7498/aps.58.4826
    [11] 刘美林, 张宗宁, 李蔚, 赵骞, 祁阳, 张林. MgO(001)表面上沉积MgO薄膜过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2009, 58(13): 199-S203. doi: 10.7498/aps.58.199
    [12] 刘 浩, 柯孚久, 潘 晖, 周 敏. 铜-铝扩散焊及拉伸的分子动力学模拟. 物理学报, 2007, 56(1): 407-412. doi: 10.7498/aps.56.407
    [13] 王海龙, 王秀喜, 梁海弋. 应变效应对金属Cu表面熔化影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2005, 54(10): 4836-4841. doi: 10.7498/aps.54.4836
    [14] 王昶清, 贾 瑜, 马丙现, 王松有, 秦 臻, 王 飞, 武乐可, 李新建. 不同温度下Si(001)表面各种亚稳态结构的分子动力学模拟. 物理学报, 2005, 54(9): 4313-4318. doi: 10.7498/aps.54.4313
    [15] 谢国锋, 王德武, 应纯同. 分子动力学模拟Gd原子在Cu(110)表面的扩散过程. 物理学报, 2003, 52(9): 2254-2258. doi: 10.7498/aps.52.2254
    [16] 陈军, 经福谦, 张景琳, 陈栋泉. 冲击作用下金属表面微喷射的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(10): 2386-2392. doi: 10.7498/aps.51.2386
    [17] 张超, 吕海峰, 张庆瑜. 低能Pt原子与Pt(111)表面相互作用的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(10): 2329-2334. doi: 10.7498/aps.51.2329
    [18] 梁海弋, 王秀喜, 吴恒安, 王宇. 纳米多晶铜微观结构的分子动力学模拟. 物理学报, 2002, 51(10): 2308-2314. doi: 10.7498/aps.51.2308
    [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] 二分量胶体悬浮系统的短时间动力学. 物理学报, 2001, 50(9): 1810-1817. doi: 10.7498/aps.50.1810
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-09-09
  • 修回日期:  2010-10-13
  • 刊出日期:  2011-03-05

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