Cr2O3 中本征间隙原子扩散的第一性原理研究
材料科学
2018-05-14 v2
摘要
对 α-Cr2O3 中本征间隙原子及相关自扩散机制的第一性原理密度泛函理论（DFT）研究表明，间隙原子比相应物种的空位更具迁移性。Cr 间隙原子占据未被占据的 Cr 亚晶格位，这些位置由 6 个 O 原子八面体配位；O 间隙原子形成沿刚玉晶格 [221] 方向（对角线）取向的哑铃构型。计算预测，在富 O 条件下中性 O 间隙原子占主导，而在富 Cr 条件下 +2 和 +1 电荷态的 Cr 间隙原子是主要的间隙缺陷。与空位类似，O 和 Cr 间隙原子的电荷跃迁能级均位于带隙深处。输运计算揭示了依赖于物种、电荷和取向的丰富间隙扩散机制。Cr 间隙原子优先沿刚玉晶格对角线以两步过程扩散，经由由 Cr 间隙原子及相邻 Cr 双层中相邻 Cr Frenkel 缺陷构成的中间缺陷复合体。该机制类似于沿 c 轴以中间 Cr 空位与 Cr Frenkel 缺陷组合介导的 Cr 空位扩散。相比之下，O 间隙原子通过键切换机制扩散。与中性 O 间隙原子相比，-1 和 -2 电荷态的 O 间隙原子具有极高的迁移率。
引用
@article{arxiv.1805.03775,
title = {A First Principles Investigation of Native Interstitial Diffusion in Cr2O3},
author = {Bharat Medasani and Maria L. Sushko and Kevin M. Rosso and Daniel K. Schreiber and Stephen M. Bruemmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.03775},
year = {2018}
}
备注
13 pages, 10 figures, 4 tables