铜晶界中氢-铜空位共偏析与氢扩散的原子模拟
材料科学
2026-03-17 v1
摘要
氢脆仍然是铜(Cu)在结构和电子应用中的一个关键挑战，但其机制尚未完全明了。在本研究中，我们结合密度泛函理论(DFT)和键序势(BOP)模拟，确定了氢在铜晶界(GBs)处吸附/并入以及快速界面扩散的原子路径，包括其与空位的相互作用。欠配位区域，如表面和晶界，是原子氢的优先吸附/并入位点，尤其是在存在铜空位的情况下。晶界中氢的存在进一步增强了铜空位的偏析，导致形成稳定的H-复合物，共偏析能量增益高达 eV。此外，我们的模拟揭示，氢在晶界网络内的迁移势垒低至 eV，显著低于体相铜( eV)。本文呈现的结果提出了一种原子机制，将暴露与晶界中氢的积累联系起来，为氢致降解的早期阶段提供了信息。
引用
@article{arxiv.2510.26991,
title = {Atomistic Simulations of H-Cu Vacancy Cosegregation and H Diffusion in Cu Grain Boundary},
author = {Vasileios Fotopoulos and Alexander L. Shluger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.26991},
year = {2026}
}