金刚石中堆垛和位错路径的微动弹性带计算
材料科学
2025-02-06 v1 计算物理
摘要
金刚石作为最坚硬的天然晶体，其塑性备受关注，据报道其塑性由其堆垛层错决定。研究主要集中在堆垛转变的一维线性路径上，忽略了其在主滑移面上的横向自由度。然而，在实际的堆垛过程中，堆垛层错可以沿着滑移面遵循曲线路径，而非局限于直线。在本研究中，我们利用第一性原理计算，绘制了金刚石{111}取向最弱方向上的广义堆垛层错能景观，即γ-面。随后，我们应用微动弹性带（NEB）方法确定了最小能量路径，发现与先前报道相比，堆垛能垒显著降低（对于滑移组，我们的能垒仅为传统直接路径的三分之一）。我们的计算表明，滑移组可以绕过其高能峰，在整个堆垛面内具有比拖曳组更低的能垒。通过采用NEB方法，我们构建了堆垛和位错过程的最小能量路径（MEP）。我们的结果为理解金刚石的塑性和堆垛层错提供了新的见解，推进了对超硬碳材料转变，特别是剪切应力下金刚石转变的理解。
引用
@article{arxiv.2502.02902,
title = {Nudged elastic band calculations of stacking and dislocation pathways in diamond},
author = {Chunxia Chi and Hairui Ding and Xiang-Feng Zhou and Xiao Dong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.02902},
year = {2025}
}