高云亮 朱芫江 李进平

1)(火箭军工程大学核工程系,西安 710025)

2)(中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190)

Al辐照损伤初期的第一性原理研究∗

高云亮1)朱芫江1)†李进平2)

1)(火箭军工程大学核工程系,西安 710025)

2)(中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190)

(2016年7月23日收到;2016年12月1日收到修改稿)

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,对Al辐照损伤初期产生的本征点缺陷和He缺陷进行了研究.通过晶体结构、缺陷形成能和结合能,分析比较了缺陷形成的难易程度及对晶体稳定性的影响,并从态密度、差分电荷密度和电荷布居的角度,分析了其电子机理.结果表明:对于同类型的缺陷,其造成的晶格畸变越大,体系稳定性越低,缺陷形成的难度越大.同类型缺陷形成的难易程度由易到难依次为空位(置换位原子)、八面体间隙原子和四面体间隙原子,但相同位置的本征缺陷的形成难度小于He缺陷.间隙原子容易与空位结合,且Al原子与空位结合的能力强于He原子.间隙Al原子和He原子主要存在于八面体,且缺陷原子引起部分电子向更高能级转移,并导致与其最邻近的Al原子之间的共价作用减弱,从而降低了体系稳定性.间隙Al原子与最邻近的Al原子之间产生了强烈的共价作用,而He原子和最邻近Al原子之间主要为范德瓦耳斯力和较弱的离子键,这是含He缺陷的体系稳定性更低的重要原因.

Al,辐照损伤,点缺陷,第一……