开发碎片动力学蒙特卡洛方法以高效预测钙钛矿晶体中的离子扩散

提出了一种大规模并行动力学蒙特卡洛（kMC）方法，通过引入原子碎片化方案（碎片 kMC）来模拟晶体系统中的离子迁移。碎片 kMC 方法在 1728 个中央处理单元（CPU）核上取得了合理的并行效率，并且该方法能够模拟 $\mu$m 尺度钙钛矿晶体中的离子扩散。为证明所提方法的可行性，将碎片 kMC 方法应用于预测 SrTiO$_{(3-x)}$H$_x$ 和 BaTiO$_{(3-x)}$H$_x$ 体系中氢和氧的扩散系数。最后，针对施加偏置电压下的 $\mu$ 尺度 BaTiO$_3$ 模拟对碎片 kMC 方法进行了定制，并评估了 BaTiO$_3$ 模型中的氧扩散。各自的晶粒尺寸为亚纳米级，我们得出结论：所提出的碎片 kMC 方法可以以合理的计算成本应用于以全原子模拟模型计算 $\mu$ 尺度材料中的离子迁移程度。