MgO中注入过渡金属析出机理的研究
材料科学
2021-04-02 v1
摘要
注入单晶 MgO 中的过渡金属可在晶界处析出或保留在块体中。利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，我们计算了注入离子的热力学稳定性和扩散系数，以解释 Fe 和 Ni 在 MgO 中的析出。实验观察到部分 Fe 原子析出，而少数处于 2+ 和 3+ 电荷态的 Fe 原子保留在晶格中。我们的模拟表明，在 600 K（典型退火温度）下，MgO 中的中性铁会在几微秒内迁移 1 m，而带电 Fe 离子迁移相同距离需数年。另一方面，Ni 离子在其所有电荷态（中性、1+、2+ 和 3+）下，在 600 K 时均会在几微秒内迁移 1 m。这解释了植入的 Ni 总是析出的实验观测。我们的研究为预测稳定氧化物中注入离子是稳定还是析出提供了途径。
引用
@article{arxiv.2009.12734,
title = {On the Origin of Precipitation of Transition Metals Implanted in MgO},
author = {Debolina Misra and Satyesh K. Yadav},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.12734},
year = {2021}
}