用于伽马射线光源应用的掺硼金刚石晶体结构效应：来自分子动力学模拟的洞见

掺硼金刚石晶体 (BDD, C$_{1-x}$B$_{x}$) 展现出卓越的机械强度、电子可调性和抗辐射损伤能力。这使得它们成为用于基于晶体的伽马射线光源的有前景的材料。为了更好地理解和量化由掺杂引入的结构畸变（这对于维持沟道效率至关重要），我们对不同尺寸的周期性 C$_{1-x}$B$_{x}$ 系统进行了原子级分子动力学模拟。这些模拟能够评估在室温 (300 K) 下，从纯金刚石 (0%) 到 5% 硼的浓度范围内，硼浓度对晶格常数以及 (110) 和 (100) 晶面间距的影响。观察到晶格常数和晶面间距均随掺杂浓度增加呈线性关系，且偏离了 Vegard 定律。这种偏差大于其他理论和计算研究报告的结果；然而，这可能归因于本研究中的晶体质量优于那些研究，这是设计伽马射线晶体光源时的一个关键方面。本文提出的方法结合了多项改进，以更贴近微波等离子体化学气相沉积 (MPCVD) 晶体生长的条件。通过对我们生成的晶体结构进行全面的统计分析，验证了该方法的有效性。这些结果使得对掺杂金刚石晶体进行可靠的原子级建模成为可能，并支持将其用于设计和制造下一代伽马射线光源技术中的周期性弯曲结构。