浓度波动对无序合金材料性质的影响
材料科学
2026-03-03 v1 计算物理
摘要
合金 AX 与另一个化合物 BX 混合用于调节材料性质。对于无序合金，由于缺乏周期性，计算和研究其材料性质具有挑战性。已发展出特殊准随机结构（SQS）方法，广泛用于通过匹配理想随机合金的平均原子关联函数，使对宏观材料性质（如总能量和体积）的预测能够准确进行。然而，在 AxB1-x 合金中，统计上允许的局部浓度波动会产生类似缺陷的少数配置，例如在极端情况下为类 bulk 的 AX 或 BX 区域，这些区域可能显著影响某些材料性质（如半导体带隙）的计算，如果定义不当，将导致理论与实验之间的显著差异。本文以带隙为例，演示在标准 SQS 计算中，当 SQS 单元尺寸增加以改进结构模型且带隙按能级最低未占用态与最高占用态间的能量差进行传统定义时，计算得到的合金带隙可能显著被低估，因为罕见事件构型可导致波函数局域化，成为决定“带隙”的主要因素，这与实验结果不同。为与实验一致，我们展示了合金带隙应从主要构型中提取，采用密度为止方法（DOSF）进行提取。该 DOSF 方法解决了无序半导体合金电子结构计算的长期问题。类似的方法也应用于处理取决于局部分散合金波函数的材料性质。
引用
@article{arxiv.2511.10259,
title = {Effect of Concentration Fluctuations on Material Properties of Disordered Alloys},
author = {Han-Pu Liang and Chuan-Nan Li and Xin-Ru Tang and Xun Xu and Chen Qiu and Qiu-Shi Huang and Su-Huai Wei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.10259},
year = {2026}
}