镍中辐射诱导碰撞级联的电子效应
材料科学
2024-01-10 v1
摘要
在数百万原子的辐射诱导碰撞级联模拟中，准确处理电子效应对于可靠预测初级辐射损伤至关重要。在这项工作中，我们探讨了一种最近开发的双温分子动力学模型的性能，该模型实现了电子子系统与原子子系统之间依赖于电子密度的耦合，用于镍中的级联模拟。我们表明，该无参数模型真实地捕捉了高度非平衡级联过程所有阶段的瞬时能量损失。模拟预测了两种不同的耦合机制：对应于级联早期阶段的快速电子阻止能量损失，以及对应于后期阶段的电子 - 声子耦合机制，且无需使用单独的耦合项。级联动力学的中间阶段显示了子系统之间复杂的能量转移，这无法通过与电子阻止或电子 - 声子耦合理论的比较来验证。因此，我们将预测的原子混合（其对级联中间阶段的能量损失敏感）与实验离子束混合测量进行了比较。我们发现与实验结果吻合良好，从而验证了该耦合模型适用于级联的中间阶段。最终缺陷数量和团簇尺寸的预测结果与基于传统电子阻止方法的预测一致，同时显著降低了传统模型因任意选择不同耦合项阈值而产生的理论不确定性。我们的结果代表了镍中级联损伤预测的显著改进，并为一般辐射损伤模拟验证了依赖于电子密度的耦合模型。
引用
@article{arxiv.2401.04404,
title = {Electronic effects in radiation-induced collision cascades in nickel},
author = {Andrea E. Sand and Glen P. Kiely and Artur Tamm and Alfredo A. Correa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.04404},
year = {2024}
}