缺陷α-Al2O3表面上的氢渗透：DFT计算
材料科学
2020-06-02 v1
摘要
实现可控聚变能的关键挑战之一是氚自给自足。氢渗透阻挡层（HPB）的应用被认为是实现氚自给自足所必需的。α-Al2O3目前是HPB的候选材料。然而，α-Al2O3的一个关键问题是其渗透降低因子（PRF）在离子或中子辐照后会急剧下降。目前，相关机制鲜有知晓。为阐明此问题，通过密度泛函理论研究了缺陷α-Al2O3表面与完美α-Al2O3表面相比氢的动力学与能量变化。对于完美α-Al2O3表面，结果表明氢从最外层迁移至次表层的势垒最高，使该迁移步骤成为速率限制过程。相反，表面点缺陷显著降低了该最大势垒。因此，氢可优先通过表面缺陷渗透进入材料内部。该发现有助于解释辐照下PRF显著下降的可能机制。
引用
@article{arxiv.2006.00458,
title = {Hydrogen permeation on defected {\alpha}-Al2O3 surfaces: DFT calculations},
author = {Xueyan Wang and Man Jiang and Zhangcan Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.00458},
year = {2020}
}