SiC高能量晶界中Ag的扩散：基于第一性原理的动力学蒙特卡洛研究
材料科学
2016-07-19 v1 核理论
摘要
利用基于第一性原理的动力学蒙特卡洛（kMC）模型，研究了立方（3C）碳化硅（SiC）高能量晶界（HEGBs）中银（Ag）杂质的扩散。本研究评估了HEGB扩散导致Tristructural-Isotropic燃料颗粒中Ag释放的假设，并提供了一个具体例子以增进对高度无序晶界中杂质扩散的理解。HEGB环境通过非晶SiC建模。Ag缺陷的结构和稳定性使用密度泛函理论代码计算。缺陷能量学表明，最快的扩散通过a-SiC中的间隙机制发生。Ag间隙的形成能及其之间的动力学分辨激活能很好地用高斯分布近似，随后在kMC中采样。Ag的扩散使用有效介质模型通过kMC模拟。在1200-1600C下，预测HEGB中的Ag呈现阿伦尼乌斯型扩散，扩散前因子和有效激活能分别为(2.73+-1.09)*10-10 m2s-1和2.79+-0.18 eV。HEGB结果与其他理论研究的比较表明，不仅晶界扩散主导体扩散，而且HEGB是SiC中Ag扩散最快的晶界路径之一。HEGB中Ag扩散系数与离子注入测量吻合良好，但比从积分释放测量提取的扩散系数低2-3个数量级。晶界扩散与积分释放测量之间的差异表明，其他贡献导致了某些实验中的Ag快速释放，我们提出这些贡献可能来自辐射增强扩散。
引用
@article{arxiv.1607.05253,
title = {Ag diffusion in SiC high-energy grain boundaries: kinetic Monte Carlo study with first-principle calculations},
author = {Hyunseok Ko and Jie Deng and Izabela Szlufarska and Dane Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1607.05253},
year = {2016}
}