利用平衡分子动力学对含点缺陷 ThO$_2$ 热输运的声子模态分析
材料科学
2024-09-24 v2
摘要
缺陷会显著降低 ThO 的热导率，ThO 是一种先进的核燃料材料，也是其他萤石结构材料的替代物。我们研究了 ThO 中的点缺陷如何影响声子模式分辨的热输运。通过引入来自晶格动力学的声子模式，我们将轨迹和热流分解到声子简正模空间，并提取关键的声子性质，包括声子弛豫时间及其对热导率的贡献。我们实现了两种方法。第一种方法基于 Green-Kubo 形式，用于解析每个声子模式对热导率的贡献。第二种方法解析单个声子模式的寿命，并使用弛豫时间近似下的 Boltzmann 输运方程计算热导率。值得注意的是，与仅考虑三声子散射过程的微扰方法相比，声学模式的贡献较低。评估了四种点缺陷的影响。对热导率降低影响最大的是 Th 间隙原子，其次是 Th 空位。O 间隙原子/空位具有类似的影响，但小于钍亚晶格上的缺陷。这些观察结果与先前的研究一致。
引用
@article{arxiv.2402.05325,
title = {Phonon modal analysis of thermal transport in ThO2 with point defects using equilibrium molecular dynamics},
author = {Beihan Chen and Linu Malakkal and Marat Khafizov and David H. Hurley and Miaomiao Jin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.05325},
year = {2024}
}