六方碳化钨中氢行为的第一性原理研究

理解氢在六方碳化钨（WC）中的行为对于聚变反应堆设计尤为重要，因为WC存在于聚变反应堆的偏滤器中。因此，我们采用第一性原理计算来研究WC中的氢行为。氢原子最稳定的间隙位置是钨基面上八面体间隙位置的投影，其次是碳基面上八面体间隙位置投影附近的位点。两个间隙氢原子之间的结合能为负，表明氢本身无法捕获其他氢原子形成氢分子。关于氢与空位相互作用的计算结果表明，氢原子在能量上被空位捕获，且单空位中无法形成氢分子。此外，仅在钨空位中发现了与碳结合的氢原子。我们还研究了氢在WC中的迁移，发现间隙氢原子倾向于沿c轴扩散。我们对WC中氢行为的研究为高能氢离子注入WC后的热脱附过程的实验结果提供了一些解释。