蔡宗坚，刘 睿

H杂质在Mo-Ta晶格中成键机制的研究

蔡宗坚1，刘 睿2

（1. 广州工商学院，广东 广州 510000；2. 山东师范大学物理与电子科学学院，山东 济南 250358）

Mo-Ta合金作为一种有高熔点、抗辐照等特点的材料，被视为聚变工程中制造第一壁的潜在材料。目前有关Mo-Ta合金与H杂质相互作用的研究还不完善，本文研究了H杂质在体心立方Mo53Ta1合金中间隙位置的成键机制。通过基于密度泛函的第一性原理方法，通过Material Studio的CASTEP（Cambridge Serial Total Energy Package）模块计算了Mo53Ta1-H体系的溶解能，态密度与布居数。溶解能计算结果表明：H原子在Mo-Ta合金中更倾向于存在与四面体间隙位置；通过分波态密度与布居数，分析了H、Mo、Ta之间不同电子轨道间电子转移情况与不同原子间的成键情况。得出Mo、Ta间为金属键，H与Ta和Mo之间存在共价作用，且H与Ta之间的共价作用更强。

第一性原理；面向等离子体材料；Mo-Ta合金；氢杂质；成键机制

能源是人类社会赖以发展的基础。随着化石燃料逐渐枯竭，受控热核聚变被认为是解决能源危机的永久方案[1]。受控热核聚变装置的关键问题之一是解决面向等离子体的第一壁材料（Plasma Facing Materials，PFMs）的选择问题[2,3]。PFMs一般是第一壁材料、限制器以及偏滤器的总称，它们的共同特点就是在聚变堆工作时会直接面对高温等离子体。为应对聚变堆内严酷的工作环境，PFMs需具有低溅射、高熔点、低氢（氚）滞留等特点[4-6]。PFMs分为高Z（原子序数）和低Z材料，低 Z材料如铍或碳基材料可以减少杂质对等离子体稳定性的影响，多用来制作靶板和限制器[5]；当边缘等离子体温度低，PFMs的溅射产额不足以威胁等离子体时，可使用高Z材料，如钨及其合金等高熔点金属[7]。……