碳化锆中自发的弗伦克尔对形成
材料科学
2018-12-05 v1
摘要
利用密度泛函理论，我们对 ZrC 进行了分子动力学模拟，结果显示在 3200 K（低于熔点约 500 K）时发生自发的弗伦克尔对形成。为理解这一在平衡模拟中罕见的现象，我们对含有弗伦克尔对的一组晶格进行了淬火和检验。发现了五种亚稳态结构，并研究了它们的形成能与电子性质。发现由于晶格热膨胀，形成能降低 0.7 至 1.5 eV，从而促进了它们的热生成。结合缺陷形成自由能的准谐描述，采用理想溶液模型估算了它们浓度随温度和化学计量比变化的下界。在 3000 K（熔点的 0.81）时，估算其在化学计量晶体中的浓度为每摩尔 1.2%，在含有 10% 每摩尔本征空位的晶体中为每摩尔 0.3%。估算了它们对热容、热膨胀和体模量的贡献。
引用
@article{arxiv.1809.03281,
title = {Spontaneous Frenkel pair formation in Zirconium Carbide},
author = {Thomas A. Mellan and Andrew I. Duff and Michael W. Finnis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.03281},
year = {2018}
}