注入 He 对 3C-β SiC 中 H 的占位偏好与扩散行为的影响
材料科学
2017-09-19 v2
摘要
SiC 材料是聚变反应堆中潜在的面向等离子体材料。本研究基于第一性原理计算，探究了 H 在纯 3C-β SiC 及 He 注入的 3C-β SiC 中的占位偏好与扩散行为。我们发现，H 在纯 3C-β SiC 中最稳定的位置是 Si-C 键中 C 的反键位 (ABc)，而在 He 注入的 3C-β SiC 中则变为 Si-C 键的键心 (BC) 位。电子结构分析表明，这种变化归因于 He 引起的 C-Si 键杂化的减弱。此外，He 的存在强烈影响高频区的振动特征，导致 H 位于 ABc 位时的 C-H 伸缩模相对于纯体系发生 25 cm⁻¹ 的蓝移，而位于 BC 位时则发生 165 cm⁻¹ 的红移。在纯 3C-β SiC 中，H 易于扩散，能量代价约为 0.5 eV，且倾向于绕 Si-C 四面体中的 C 原子旋转，其能垒仅为约 0.10 eV。相比之下，在 He 注入的 3C-β SiC 中，H 迁移的能垒升高至约 0.95 eV，表明注入的 He 在一定程度上阻碍了 H 的扩散。我们的计算还表明，He 对 H 扩散的影响仅在短程内有效，仅覆盖最近邻范围。
引用
@article{arxiv.1709.05046,
title = {Site preference and diffusion behaviors of H influenced by the implanted-He in 3C-\b{eta} SiC},
author = {Sen Wang and H. Y. He and R. Ding and B. C. Pan and J. L. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.05046},
year = {2017}
}