刻面固体表面台阶自由能：Cu(111)表面台阶的理论与原子模拟
材料科学
2017-05-03 v2
摘要
提出了一种描述刻面晶体表面台阶热力学性质的理论。该形式体系导出了台阶过剩量的定义，包括一种过剩台阶应力，它是表面应力的台阶类比。该方法被用于建立台阶自由能（）的温度依赖性与台阶能量和应力过剩量之间的关系，这些过剩量可通过原子尺度模拟轻易计算。我们展示了这一形式体系在基于分子动力学模拟的台阶自由能热力学积分（TI）计算中的应用，考虑了元素Cu经典势模型表面上的台阶。在此应用中，我们采用Frenkel-Ladd方法计算TI计算的参考值。过剩能量与应力的计算结果显示，在约0.6的同系温度以下温度依赖性相对较弱，高于此温度这些量急剧增加且台阶应力变得更各向同性。根据计算得到的过剩量，我们算出了从零到熔点（）温度范围内。我们发现直至仍保持有限，表明该表面刻面不存在粗化温度，但相比零温值下降了约百分之五十。最强的温度依赖性出现在约0.6同系温度以上，此处由于点缺陷的形成和显著的毛细涨落，台阶变为构型无序。
引用
@article{arxiv.1701.07413,
title = {Step free energies at faceted solid surfaces: Theory and atomistic calculations for steps on the Cu(111) surface},
author = {Rodrigo Freitas and Timofey Frolov and Mark Asta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.07413},
year = {2017}
}