导读:本文包含了本征缺陷论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献，主要关键词:缺陷,点缺陷,原理,晶体,离子,效应,金红石。
本征缺陷论文文献综述写法
杨斌,贾宝楠,张杰,孙仕豪,芦鹏飞[1]（2019）在《Bi~0与石英光纤本征缺陷作用机制研究》一文中研究指出基于第一性原理,研究Bi~0与石英光纤本征缺陷(ODC(Ⅰ)和POL)的相互作用机制,计算了反应路径、形成能、电子结构和光学吸收谱等。通过分析反应路径,发现Bi~0更易与缺陷POL发生相互作用,反应产物更加稳定,且反应后Bi在该中心表现为二价。当Bi~0与本征缺陷ODC(Ⅰ)产生反应时,Bi原子会与缺陷中的两个Si原子形成一种复杂的络合物结构,从而产生一个位于1 400～1 500 nm近红外波段的吸收峰。本文的计算结果对深入分析石英光纤中Bi~0与本征缺陷的作用机制,以及对掺铋光纤的制备过程具有重要的指导意义。(本文来源于《西华大学学报(自然科学版)》期刊2019年04期）
卢焘[2]（2019）在《氢与体心立方铁本征缺陷相互作用的原子尺度研究》一文中研究指出氢同位素在材料中的渗透与滞留关系到聚变堆的经济性与安全性,是实现可控核聚变需要解决的关键问题。低活化铁素体/马氏体钢是未来聚变堆包层结构材料的主要候选合金。在聚变堆中,材料受到高能中子辐照发生离位损伤,产生大量点缺陷,点缺陷经过迁移和聚集能够演化成更为复杂的本征缺陷,例如位错、位错环和空洞等。这些本征缺陷将影响氢同位素在材料中的扩散、渗透和滞留行为。本论文选择体心立方铁(α铁)作为研究对象,采用原子尺度的计算模拟方法,包括分子静力学计算、分子动力学模拟、基因算法系统地研究了氢原子在α铁中的扩散性质以及各种不同的本征缺陷与氢原子的相互作用。这些计算模拟结果有助于理解氢同位素在低活化钢中的扩散、渗透和滞留行为以及不同类型的本征缺陷对氢同位素扩散、渗透和滞留行为的影响机制,并为将来更大尺度的模拟提供重要的输入参数。根据不同的缺陷类型,本论文的研究内容分为以下四部分。(1)氢原子在理想α铁中的扩散性质以及点缺陷对其的影响。我们首先通过分子静力学的方法确定了氢原子在α铁晶格中主要以单原子的形式扩散。然后通过分子动力学模拟,采用均方位移法确定了氢原子在理想α铁中不同温度下的扩散系数进而得到不同温度区间内的扩散前因子和扩散激活能,这些定量的数据与密度泛函理论计算和实验的结果都十分吻合。进一步,我们研究了不同浓度的自间隙原子和空位对氢原子扩散的影响机制。我们发现这两种点缺陷都能抑制氢原子的扩散,这种抑制作用随着温度的升高而减弱,特别地,当温度高于550K时,自间隙原子对氢原子扩散的影响几乎可以忽略不计。(2)α铁中刃位错和螺位错附近氢原子的分布和迁移机制。我们首先通过分子静力学的方法计算了α铁中1/2<111>{110}刃位错和1/2<111>螺位错附近的应力分布和氢原子结合能分布,分析了结合能和应力之间的关联,并预测了氢原子在位错核心附近可能的迁移路径。进一步地,我们利用Nudged Elastic Band(NEB)算法计算氢原子在位错核心处各种不同迁移路径的迁移能垒。我们的计算结果表明:这两种位错都不能为氢原子提供快速扩散通道。同时,根据我们的计算结果,我们预测了不同温度下氢原子在这两种位错核心处的扩散方式。最后,我们通过分子动力学方法模拟了不同温度下氢原子在这两种位错核心处的扩散过程,给出了氢原子的扩散轨迹,验证了NEB计算的预测。(3)α铁中的空位型位错环的形成机制以及氢原子和位错环的相互作用。我们利用基因算法搜寻α铁中空位团簇的能量最小化构型。通过动力学退火弛豫和分子静力学计算得到了三维空位团簇和空位-氢团簇以及{111}、{110}和{211}面上的二维空位团簇和空位-氢团簇的形成能与结合能。我们的计算结果表明α铁中二维空位团簇的形成能远大于三维空位团簇的形成能,因此通常情况下空位聚集形成空洞而无法形成空位型位错环。然而,当空位捕获氢原子后,由于氢原子占位的方向性,这些空位-氢团簇更趋向于在{211}面上聚集,形成位于{211}惯性面,伯氏矢量为<100>的空位型位错环。我们的计算和实验中观测的现象吻合并对这种现象给出了解释。进一步地,我们研究了位错环与氢原子的相互作用。通过分子静力学方法计算了位错环对空位、自间隙原子和氢原子的捕获能,发现氢原子与<100>空位型位错环具有很强的相互作用,在被空位型位错环捕获后可以显着地降低系统的能量并增强空位型位错环对空位的捕获能力,减弱空位型位错环对自间隙原子的捕获能力,从而促进空位型位错环的生长。(4)α铁中空位团簇对氢原子的捕获以及氢原子在空洞中的行为机制。基于α铁中空位团簇的能量最小化构型,我们利用动力学退火弛豫和分子静力学计算研究了空位团簇对氢原子的捕获以及氢原子对空位团簇生长的影响。氢原子被空位团簇捕获后结合在空位团簇表面的八面体间隙位,我们给出了被捕获氢原子饱和值与空位团簇尺寸之间的拟合公式并发现氢原子能够抑制空位团簇的生长。进一步地,我们通过分子动力学模拟的方法,研究了氢原子在纳米空洞中的行为机制。我们发现氢原子被空洞捕获后主要以原子态结合在空洞表面的八面体间隙位,少量以分子态位于空洞内部。当空洞中的氢浓度达到过饱和时,空洞内的氢分子将分解为氢原子向空洞外渗透并引起空洞的塌缩。本论文较为系统地研究了氢原子在α铁中的扩散性质以及氢原子与各种本征缺陷的相互作用,包括本征缺陷对氢原子的捕获、本征缺陷对氢原子迁移机制的影响,以及氢原子对本征缺陷形成和演化的影响。这些成果能够为氢同位素在低活化钢中的扩散,渗透和滞留行为的研究提供重要参考。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-10）
林俏露[3]（2019）在《本征缺陷与Cu离子注入对单晶TiO_2及ZnO磁性的影响》一文中研究指出因在信息处理与存储领域具有潜在重要应用价值,同时利用电子电荷属性和自旋属性的自旋电子学器件成为多学科交叉研究中的热点。稀磁半导体(Diluted Magnetic Semiconductors,DMS)作为制备自旋电子学器件的潜在材料而备受关注。因优越的光电特性,TiO_2与ZnO成为了DMS热门的基质材料。掺杂或未掺杂TiO_2与ZnO均被报道具有室温铁磁性。因无法排除掺杂的磁性粒子(如Fe、Co、Ni、Mn等)形成磁性第二相或团簇及本征缺陷的影响,目前对DMS室温铁磁性来源的认识还存在分歧。金属Cu及其氧化物在室温下无铁磁性,是帮助认识DMS室温铁磁性内在机理的优越掺杂粒子。为解释本课题组观察到的未掺杂与Cu离子注入单晶金红石TiO_2与纤锌矿ZnO的室温铁磁性的来源,本文基于密度泛函第一性原理方法的Material Studio软件的CASTEP模块,采用广义梯度近似关联式,分别计算本征缺陷与Cu离子注入对金红石TiO_2与纤锌矿ZnO基DMS磁性的影响。从几何结构、电子结构、能带密度、电荷布居数等分析和解释铁磁性来源的内在机理。本征缺陷体系计算中采用Hubbard模型强关联体系修正方法,研究中性本征点缺陷和主要复合缺陷体系的磁性。Cu注入体系计算了不同价态、不同浓度纯Cu替位体系,及几种可能的Cu替位与空位复合缺陷体系来了解Cu离子注入对单晶金红石TiO_2与纤锌矿ZnO铁磁性的影响。对于单晶TiO_2,包含氧空位(V_O)、钛间隙(Ti_i)、钛空位(V_(Ti))超晶胞极化。V_O体系磁矩主要由延伸向空位的Ti 3d和O 2p杂化轨道的占据电子贡献;V_(Ti)体系磁矩主要由空位周围未形成π键的O 2p轨道电子贡献;Ti_i缺陷体系磁矩主要来自间隙原子与周围的其他Ti原子。V_O与氧间隙复合缺陷体系保持了V_O体系的铁磁特性。V_(Ti)与Ti_i反铁磁性耦合,但复合缺陷晶胞具有微弱的磁矩。对于Cu注入单晶TiO_2,Cu替位原子对样品的室温铁磁性的贡献受空位和替位浓度调控。低浓度纯Cu替位时,仅0价Cu替位体系具有铁磁性,提高替位浓度发现Cu~(2+)替位体系也出现剩余磁矩。两个Cu替位原子相对位置较近且无其他原子间隔时体系处于铁磁基态,但铁磁耦合具有方向性。Cu替位与V_O复合缺陷体系中,高载流子浓度利于低Cu替位浓度时体系极化,缺陷周围Ti原子的成键对载流子浓度敏感,但载流子对磁矩的贡献有饱和限值,且V_O导致Cu替位原子间形成反铁磁耦合。Cu替位与V_(Ti)复合缺陷导致p-d杂化被弱化,使体系磁矩减小。点缺陷或复合缺陷引起的晶格畸变与Cu-O键强烈相互作用是体系铁磁性的来源。对于单晶ZnO,锌空位(V_(Zn))、氧间隙(八面体处)体系具有铁磁性;V_O体系引入磁矩为零,但包含叁个氧空位团体系表现铁磁性;反位缺陷均未引起体系自旋极化。V_(Zn)体系磁矩由临近O 2p轨道电子贡献。双V_(Zn)体系磁矩大小与空位相对距离相关,可归因于不同结构引入缺陷态的最高电子占据轨道低于价带顶的程度不同。氧间隙体系磁矩主要由间隙氧原子的额外电子贡献。V_O与V_(Zn)复合缺陷中,两类空位未表现补偿效应时,体系表现铁磁性。由于间隙氧原子不稳定,推测氧空位团和锌空位是样品铁磁性来源的关键。氧空位团引入铁磁性的发现解释了未掺杂ZnO的室温铁磁性与氧空位相关的实验现象。对于Cu注入单晶ZnO,Cu替位原子价态、相对距离与V_O浓度调控样品饱和磁化强度的大小。+1、+2、+3价Cu替位原子可导致体系极化,但+1价替位原子诱导的磁矩远小于其他价态。Cu替位原子的电子壳层结构不被完全填充和Cu 3d与O 2p轨道杂化是铁磁性的主要来源。双Cu~(2+)替位原子相对距离越大铁磁耦合倾向越弱,有效磁矩越小。复合缺陷计算结果还表明,V_O引入的额外电子占据Cu 3d轨道形成满带,或者V_O的轨道延伸至CuZn原子所在的空间导致d-p的杂化作用减弱,使Cu+V_O、Cu+2V_O体系的磁矩急剧减小,同时V_O降低了替位原子间的有效铁磁性耦合。由此可知,Ar离子辐照导致的Cu~(2+,3+)/Cu~(1+)比值下降,V_O浓度升高,Cu团簇扩散等是Ar离子后辐照Cu离子注入单晶ZnO样品饱和磁化强度急剧减小的原因。综上,尽管各类本征缺陷或者Cu离子注入体系的局域磁矩来源不同,但3d轨道与2p轨道的杂化效应、补偿效应、载流子调控均可解释未掺杂与Cu离子注入TiO_2和ZnO基DMS室温铁磁性的来源。晶格结构的差异使TiO_2的铁磁性更多源自提供电荷载流子的缺陷类型,而ZnO的铁磁性更倾向于出现在提供空位载流子的缺陷类型体系中。Cu原子替位对铁磁性的直接贡献较小,但可降低临近空位缺陷形成能。以上发现为TiO_2和ZnO基DMS的制备工艺提供了设计思路。(本文来源于《兰州大学》期刊2019-05-01）
储着峰[4]（2019）在《铜锌硅硫（Cu_2ZnSiS_4）半导体的基态结构和本征缺陷的第一性原理计算》一文中研究指出在近几十年中半导体材料是深受人们关注的材料之一,其主要应用是在光伏产业、场效应晶体管、发光器件等。而这些应用与半导体材料的特定性质密切先关,当下寻找新型半导体材料成为我们研究的热点。其中深受各研究人员关注的半导体材料应属四元化合物铜铟镓硒(CuIn_xGa_((1-x))Se_2)和Cu基S族化合物Cu_2-II-IV-S_4(II=Zn,Cd,Mg,Ga;IV=Si,Ge,Sn)等,而本文研究的对象铜锌硅硫(Cu_2ZnSiS_4)就是属于这一类别。本文一共分为五章,第一章是绪论部分,主要介绍半导体的导电机理和相关太阳能电池的介绍,这也为下文中对Cu_2ZnSiS_4的相关性质的计算做了铺垫。第二章部分主要介绍的是本文所涉及的计算方法,其中主要包括有密度泛函理论。还有对本文所涉及的计算工具也做了简要的介绍,包括有VASP软件包、Material Studio等。本文的第叁章部分是基于第一性原理的计算,对Cu_2ZnSiS_4的基态结构、能带结构、态密度分析、光学带隙等做了第一性原理的计算,并且与实验值相吻合。得到Cu_2ZnSiS_4的基态结构是WKS结构,而不是之前相关文章谈到最多的WST和KS结构。计算出Cu_2ZnSiS_4是直接带隙,带隙值大小为2.94 eV,这个带隙值与单节太阳能电池吸收层最佳光学带隙有很大差别,但带隙大小却很适合光化学电池的阴极要求,并且有可能成为多结太阳能电池吸收层的可能。第四章部分也是基于第一性原理的角度研究了本征缺陷对Cu_2ZnSiS_4的光学性质的影响。从本征缺陷的形成能图发现,主要缺陷有两个浅能级的缺陷V_(Cu)和Zn_(Cu),这与Cu_2ZnSnS_4的本征缺陷是有很大区别的。我们发现S的化学势高低会对Cu_2ZnSiS_4的导电类型有影响,而Cu的化学势大小会影响Cu_2ZnSiS_4的电子-空穴对的浓度,这对在实验上合成Cu_2ZnSiS_4时有指导的意义。但是通过对Cu_2ZnSiS_4的缺陷形成能图观察来看,它的费米能级位置都是靠近禁带中线。由于主要的缺陷离都是浅能级的,所以要想获得导电效果较好的半导体可以通过掺杂等方法来实现。第五章是关于本文的结论部分,总结了Cu_2ZnSiS_4的各方面的性质在太阳能电池方面应用。(本文来源于《内蒙古大学》期刊2019-04-18）
王云鹏[5]（2019）在《本征缺陷对ZnGa_2O_4：Mn发光性质的影响》一文中研究指出长余辉材料是一种在光激发停止后仍可持续发光的特殊光致发光材料,主要应用于安全照明和生物医学检测等领域。本文围绕本征缺陷在Mn掺杂ZnGa_2O_4体系中可能起到的作用,对ZnGa_2O_4基质材料的自激活发光、Mn离子掺杂机理和长余辉发光现象展开深入研究。第一章,我们对长余辉材料的用途、类型和发光机理作简单介绍;随后对ZnGa_2O_4体系的结构特征和它在国内外的研究现状作了基本阐述;最后引出本文的主要研究内容和方法。第二章,我们主要介绍了基于密度泛函理论的第一性原理方法和概念,以及本文工作所采用的的计算软件。第叁章,我们计算了ZnGa_2O_4纯相的电子结构和热力学稳定相图,再针对各缺陷体系计算了它们的形成能和转变能级,对它们的电子结构和光学性质进行了进一步地分析。结果表明,ZnGa_2O_4体系中价带和导带的主要贡献来自于氧原子的2p轨道、锌原子的3d轨道和镓原子的3d、4s轨道。ZnGa_2O_4体系中狭窄细长的热力学稳定区域能够大范围地调节各缺陷的浓度,其中以这四种本征缺陷V_O,Ga_(Zn),Zn_(Ga)和V_(Zn)在ZnGa_2O_4缺陷体系中起主导作用。转变能级计算则明确了V_O,Ga_(Zn),Zn_(Ga)和V_(Zn)四种缺陷能级在禁带中的位置,而电子态密度和光学性质的计算佐证了转变能级计算的合理性。最后,我们结合理论与实验结果,模拟了ZnGa_2O_4的自激活发光过程。第四章,我们通过计算Mn缺陷的形成能,发现在贫Mn环境下,Mn元素随μ_O的变化可分别掺入四面体或八面体位;而富Mn环境下,Mn元素主要进入四面体位。随后阐述了在存有Zn_(Ga)缺陷的ZnGa_2O_4体系中,Mn离子更易取代Zn离子进入ZnGa_2O_4的八面体位。以二价Mn离子的Mn_(tet)缺陷为例,针对各复合缺陷的结合能情况,发现施主缺陷不易与Mn_(tet)结合,而受主缺陷V_(Zn)和Zn_(Ga)则会明显扭曲[MnO_4]四面体,说明受主缺陷的确会对Mn~(2+)发光中心有一定的影响。最后,结合ZnGa_2O_4:Mn和各复合缺陷所对应的的电子结构与ZnGa_2O_4:Mn样品的发光测试中的近红外发光现象进行讨论,阐述了电子受晶体场影响,在3d能级间跃迁并伴随发光的过程。我们在本文中强调了本征缺陷在ZnGa_2O_4体系中对它的发光性质和掺杂性质均起到了重要作用。最后,我们将ZnGa_2O_4体系的自激活发光过程与Mn离子发光过程结合,关注缺陷与发光中心间相互作用的机制,模拟了本征缺陷是如何延长ZnGa_2O_4:Mn的余辉发光过程。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-04-11）
王冬[6]（2019）在《本征点缺陷对ZnO薄膜室温铁磁性及p型导电的影响》一文中研究指出氧化锌(ZnO)作为Ⅱ-Ⅵ直接宽带隙(3.37eV)半导体材料,室温下其禁带宽度与氮化镓(GaN)相近,激子束缚能高达60 meV,是GaN(约25 meV)的两倍之多,有望实现室温激子型发光器件和低阈值激光器件,是继GaN之后最具竞争力的蓝光或紫外光电器件材料,被广泛应用于短波长光电器件领域及稀磁半导体材料。关于ZnO材料的研究,目前存在争议较大的方向主要有两个:首先是ZnO在稀磁半导体中的应用,特别是d~0铁磁性的来源存在很大争议。大部分的研究者都认为未掺杂的ZnO薄膜的室温铁磁性跟ZnO内部的本征点缺陷如(V_(Zn)、V_O、Zn_i、O_i)密不可分,但他们彼此的结论相互矛盾。其次是关于ZnO薄膜的p型掺杂,主要是其p型转变及其稳定性的机理尚不明晰。虽然随着研究进程的深入人们逐渐回归本质,认为ZnO内部的点缺陷对其有重要作用,但仍没有一个统一的结论。基于以上两个问题,本文做了两个不同实验进行探究。第一个实验是采用射频磁控溅射技术在a-、c-m-和r-四个蓝宝石衬底面上分别制备了纯ZnO薄膜;第二个实验是借助射频磁控溅射、离子注入及退火技术分别制备了大量的In-N共掺p型ZnO薄膜,其中部分样品还会通过后期低温加速处理。二者都结合现代检测技术对ZnO薄膜内部缺陷的调控、p型转变机制及其稳定性等相关方面开展了一系列的研究工作,得到以下主要结论:(1)不同晶面取向的蓝宝石衬底对纯ZnO薄膜的缺陷种类和密度有较大影响。其中a面蓝宝石基底上的ZnO薄膜缺陷密度最大;c面蓝宝石基底上的ZnO薄膜更容易产生V_O缺陷,V_O浓度最高。(2)未掺杂ZnO薄膜中观察到的d~0铁磁性跟ZnO薄膜的内在缺陷无关,很有可能来源于ZnO/Al_2O_3界面效应。(3)改变传统的一次性退火实现p型薄膜的工艺,采用两步退火法,包括时间和气氛改变,能大幅提高p型ZnO:In-N薄膜的成功率,从20%提高到90%以上。(4)高温退火获得的p型样品,其性能并未到达峰值。后期的低温处理仍能消除薄膜内的部分间隙Zn,进一步提高薄膜的p型导电性能。但随着热处理次数的增加,p型ZnO薄膜中间隙Zn缺陷反而上升(不断补偿空穴),最终向n型导电转变。即是说,间隙Zn缺陷是导致ZnO:In-N薄膜p型转变的重要因素,同时对于其p型稳定性也至关重要。(本文来源于《重庆师范大学》期刊2019-04-01）
张晓茹,刘继平,李海波,刘晗,潘庆[7]（2019）在《二维函数光子晶体的点缺陷及本征场分布》一文中研究指出用COMSOL Multiphysics仿真软件研究含点缺陷二维函数光子晶体的带隙结构、缺陷模式及缺陷模式的本征场分布.介质柱介电常数的线性函数形式:ε(r)=k·r+b,由电光效应和Kerr效应,通过对介质柱施加外电场和光场改变其折射率.计算结果表明,改变点缺陷介质柱介电常数的参数和点缺陷个数,均可调节二维函数光子晶体的带隙结构和位置,以及缺陷模式及缺陷模式的本征场分布.(本文来源于《吉林大学学报(理学版)》期刊2019年02期）
胡清柳[8]（2018）在《本征缺陷及混合碱效应对离子掺杂发光玻璃性能的影响研究》一文中研究指出光子玻璃广泛应用于发光二级管(light emitting diode,LED)、光电子器件、温度传感器、光学传感器、太阳能电池、光纤通讯、生物成像等领域,对信息技术和生物技术的研究和发展起到了巨大的推进作用,在光学及材料学的研究中占据重要的地位。近年来,白光发光二级管迅速发展,人们对光学材料提出了更高的要求,研究光学材料的宽带发光成为了重中之重。本论文研发了以SiO_2-KF-ZnF_2为基质的新型氟硅酸盐(fluorosilicate,FS)光子玻璃,该玻璃在中心波长为260 nm的深紫外(deep-ultraviolet,DUV)光激发下,在350 nm近紫外(near-ultraviolet,NUV)波段出现高强度发光(photoluminescence,PL)。通过对比硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、碲酸盐、氟硅酸盐、氟硼酸盐、氟锗酸盐和氟化物玻璃,发现本论文所研究的新型氟硅酸盐玻璃具有独特的量子效率高达85%的强近紫外发光。这种发光归因于新型氟硅酸盐中的本征缺陷,并分析了本征缺陷的发光机理。首次阐述了在这种新型氟硅酸盐玻璃中缺陷对Mn~(2+)与稀土离子(rare-earth ions,REs)发光的敏化作用,并对敏化机理进行了研究和讨论。发现通过适当的调控,缺陷可以成为赋予光子玻璃更多新功能的有利因素。通过简单的成分修饰改造硼酸盐玻璃结构是满足工业和光学研究领域特殊需求的关键。本论文通过核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)、傅里叶变换红外(fourier transform infrared,FTIR)和拉曼(Raman)光谱研究了Li_2O与Na_2O、K_2O和Cs_2O的混合对玻璃网络中3-配位和4-配位硼的相对丰度的影响。系统地研究了混合碱对玻璃化转变温度、显微硬度、密度、折射率以及Er~(3+)的近红外发光特性(如带宽和寿命)等影响。从混合碱对硼和非桥接氧的连接的结构影响出发,讨论了造成这种差异的可能原因。选择Ti~(4+)及Er~(3+)作为发光中心进行研究,从玻璃网络结构随混合碱变化的角度阐释网络结构对Ti~(4+)及Er~(3+)掺杂混合碱硼酸盐光子玻璃发光性能的影响。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2018-12-20）
谭兴毅,左安友,任达华[9]（2018）在《立方相KNbO_3晶体本征空位点缺陷的电子结构研究》一文中研究指出利用第一性原理从头计算方法对立方相KNbO_3晶体的肖特基缺陷的稳定性、能带结构、电子态密度和磁性性质进行了研究。发现含本征点缺陷的KNbO_3体系结构稳定;K,Nb空位诱导KNbO_3缺陷晶体产生铁磁性;O空位则无此性质。K空位诱导KNbO_3缺陷晶体磁性源于O原子2p轨道退简并;Nb空位诱导KNbO_3缺陷晶体磁性源于O-2p电子极化。(本文来源于《人工晶体学报》期刊2018年09期）
刘汝霖,方粮,郝跃,池雅庆[10]（2018）在《金红石TiO_2中本征缺陷扩散性质的第一性原理计算》一文中研究指出基于密度泛函理论的爬坡弹性带方法,对金红石相二氧化钛晶体中钛间隙、钛空位、氧间隙、氧空位4种本征缺陷的扩散特征进行了研究.对比4种本征缺陷在晶格内部沿不同扩散路径的过渡态势垒后发现,缺陷扩散过程呈现出明显的各向异性.其中,钛间隙和氧间隙沿[001]方向具有最小的扩散势垒路径,激活能分别为0.505 eV和0.859 eV;氧空位和钛空位的势垒最小的扩散路径分别沿[110]方向和[111]方向,激活能分别为0.735 eV和2.375 eV.(本文来源于《物理学报》期刊2018年17期）
本征缺陷论文开题报告范文
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
氢同位素在材料中的渗透与滞留关系到聚变堆的经济性与安全性,是实现可控核聚变需要解决的关键问题。低活化铁素体/马氏体钢是未来聚变堆包层结构材料的主要候选合金。在聚变堆中,材料受到高能中子辐照发生离位损伤,产生大量点缺陷,点缺陷经过迁移和聚集能够演化成更为复杂的本征缺陷,例如位错、位错环和空洞等。这些本征缺陷将影响氢同位素在材料中的扩散、渗透和滞留行为。本论文选择体心立方铁(α铁)作为研究对象,采用原子尺度的计算模拟方法,包括分子静力学计算、分子动力学模拟、基因算法系统地研究了氢原子在α铁中的扩散性质以及各种不同的本征缺陷与氢原子的相互作用。这些计算模拟结果有助于理解氢同位素在低活化钢中的扩散、渗透和滞留行为以及不同类型的本征缺陷对氢同位素扩散、渗透和滞留行为的影响机制,并为将来更大尺度的模拟提供重要的输入参数。根据不同的缺陷类型,本论文的研究内容分为以下四部分。(1)氢原子在理想α铁中的扩散性质以及点缺陷对其的影响。我们首先通过分子静力学的方法确定了氢原子在α铁晶格中主要以单原子的形式扩散。然后通过分子动力学模拟,采用均方位移法确定了氢原子在理想α铁中不同温度下的扩散系数进而得到不同温度区间内的扩散前因子和扩散激活能,这些定量的数据与密度泛函理论计算和实验的结果都十分吻合。进一步,我们研究了不同浓度的自间隙原子和空位对氢原子扩散的影响机制。我们发现这两种点缺陷都能抑制氢原子的扩散,这种抑制作用随着温度的升高而减弱,特别地,当温度高于550K时,自间隙原子对氢原子扩散的影响几乎可以忽略不计。(2)α铁中刃位错和螺位错附近氢原子的分布和迁移机制。我们首先通过分子静力学的方法计算了α铁中1/2<111>{110}刃位错和1/2<111>螺位错附近的应力分布和氢原子结合能分布,分析了结合能和应力之间的关联,并预测了氢原子在位错核心附近可能的迁移路径。进一步地,我们利用Nudged Elastic Band(NEB)算法计算氢原子在位错核心处各种不同迁移路径的迁移能垒。我们的计算结果表明:这两种位错都不能为氢原子提供快速扩散通道。同时,根据我们的计算结果,我们预测了不同温度下氢原子在这两种位错核心处的扩散方式。最后,我们通过分子动力学方法模拟了不同温度下氢原子在这两种位错核心处的扩散过程,给出了氢原子的扩散轨迹,验证了NEB计算的预测。(3)α铁中的空位型位错环的形成机制以及氢原子和位错环的相互作用。我们利用基因算法搜寻α铁中空位团簇的能量最小化构型。通过动力学退火弛豫和分子静力学计算得到了三维空位团簇和空位-氢团簇以及{111}、{110}和{211}面上的二维空位团簇和空位-氢团簇的形成能与结合能。我们的计算结果表明α铁中二维空位团簇的形成能远大于三维空位团簇的形成能,因此通常情况下空位聚集形成空洞而无法形成空位型位错环。然而,当空位捕获氢原子后,由于氢原子占位的方向性,这些空位-氢团簇更趋向于在{211}面上聚集,形成位于{211}惯性面,伯氏矢量为<100>的空位型位错环。我们的计算和实验中观测的现象吻合并对这种现象给出了解释。进一步地,我们研究了位错环与氢原子的相互作用。通过分子静力学方法计算了位错环对空位、自间隙原子和氢原子的捕获能,发现氢原子与<100>空位型位错环具有很强的相互作用,在被空位型位错环捕获后可以显着地降低系统的能量并增强空位型位错环对空位的捕获能力,减弱空位型位错环对自间隙原子的捕获能力,从而促进空位型位错环的生长。(4)α铁中空位团簇对氢原子的捕获以及氢原子在空洞中的行为机制。基于α铁中空位团簇的能量最小化构型,我们利用动力学退火弛豫和分子静力学计算研究了空位团簇对氢原子的捕获以及氢原子对空位团簇生长的影响。氢原子被空位团簇捕获后结合在空位团簇表面的八面体间隙位,我们给出了被捕获氢原子饱和值与空位团簇尺寸之间的拟合公式并发现氢原子能够抑制空位团簇的生长。进一步地,我们通过分子动力学模拟的方法,研究了氢原子在纳米空洞中的行为机制。我们发现氢原子被空洞捕获后主要以原子态结合在空洞表面的八面体间隙位,少量以分子态位于空洞内部。当空洞中的氢浓度达到过饱和时,空洞内的氢分子将分解为氢原子向空洞外渗透并引起空洞的塌缩。本论文较为系统地研究了氢原子在α铁中的扩散性质以及氢原子与各种本征缺陷的相互作用,包括本征缺陷对氢原子的捕获、本征缺陷对氢原子迁移机制的影响,以及氢原子对本征缺陷形成和演化的影响。这些成果能够为氢同位素在低活化钢中的扩散,渗透和滞留行为的研究提供重要参考。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
本征缺陷论文参考文献
[1].杨斌,贾宝楠,张杰,孙仕豪,芦鹏飞.Bi~0与石英光纤本征缺陷作用机制研究[J].西华大学学报(自然科学版).2019
[2].卢焘.氢与体心立方铁本征缺陷相互作用的原子尺度研究[D].中国科学技术大学.2019
[3].林俏露.本征缺陷与Cu离子注入对单晶TiO_2及ZnO磁性的影响[D].兰州大学.2019
[4].储着峰.铜锌硅硫（Cu_2ZnSiS_4）半导体的基态结构和本征缺陷的第一性原理计算[D].内蒙古大学.2019
[5].王云鹏.本征缺陷对ZnGa_2O_4：Mn发光性质的影响[D].华南理工大学.2019
[6].王冬.本征点缺陷对ZnO薄膜室温铁磁性及p型导电的影响[D].重庆师范大学.2019
[7].张晓茹,刘继平,李海波,刘晗,潘庆.二维函数光子晶体的点缺陷及本征场分布[J].吉林大学学报(理学版).2019
[8].胡清柳.本征缺陷及混合碱效应对离子掺杂发光玻璃性能的影响研究[D].哈尔滨工程大学.2018
[9].谭兴毅,左安友,任达华.立方相KNbO_3晶体本征空位点缺陷的电子结构研究[J].人工晶体学报.2018
[10].刘汝霖,方粮,郝跃,池雅庆.金红石TiO_2中本征缺陷扩散性质的第一性原理计算[J].物理学报.2018