發(fā)布時間：2018-03-25 13:39

  本文選題：嵌入原子模型　切入點：表面自擴散　出處：《湖南大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：本文運用分析型嵌入原子模型，對錸、鎂兩種典型HCP結(jié)構(gòu)金屬團簇的表面自擴散和鋁在鎂團簇上擴散和生長進行了系統(tǒng)的原子模擬研究。 利用分析型嵌入原子模型，研究了錸、鎂團簇表面的自擴散行為。以包含4061個Re原子的六角多面體結(jié)構(gòu)（Re HEX4061）團簇為研究對象，研究了一個Re吸附原子在團簇表面的面內(nèi)和面間自擴散，分析了這些擴散過程的機制，所計算的擴散激活能與相關(guān)實驗結(jié)果吻合得較好。研究了Mg吸附原子在包含587個原子的六角多面體結(jié)構(gòu)（Mg HEX587）團簇表面的自擴散。研究方法同Re團簇的表面自擴散的類似，將兩種團簇的表面自擴散過程的相關(guān)結(jié)論進行了對比研究，相比Re團簇自擴散，，Mg團簇自擴散所需的擴散激活能低很多，尤其在（0001）面上，Mg吸附原子所需的擴散激活能非常低，只有約0.02eV。研究發(fā)現(xiàn)，Re、Mg原子在團簇表面的面間自擴散行為主要由躍遷機制支配，因此，在低溫下吸附原子很難進入團簇內(nèi)部。 研究了Al吸附原子在Mg HEX587團簇上的異質(zhì)擴散。同自擴散一樣，從五條路徑分別研究單個Al吸附原子的擴散行為。與Re、Mg兩種原子的表面自擴散結(jié)果相比較，有很多異同。相同點在于在（0001）面上，擴散行為都很容易發(fā)生，而在（1101）面上由于低能量勢阱的存在，使得擴散行為容易受阻。主要區(qū)別在于Al吸附原子在Mg HEX587團簇上的面間擴散主要通過交換機制實現(xiàn)。特別是Al原子通過其中一條路徑進行（1101）面間擴散的時候，通過交換機制擴散，而且需要克服的ES勢壘很低，只有0.049eV，因此Al吸附原子可能占據(jù)這條路徑的臺階上的Mg原子的位置。研究了二聚體Al吸附原子在Mg HEX587團簇上的擴散，并與單個吸附原子的擴散進行對比。 研究了Al在Mg團簇上的生長過程。研究了基體團簇的形狀、大小和溫度三因素對生長的影響。在相同的溫度下，基體的形狀對團簇的生長很重要。如150Ｋ下，初始為561個原子組成的截角八面體的團簇（CUB561），團簇的形狀將演變?yōu)槎骟w（ICO561）。以截邊十面體（TDEC561）為基體的團簇生長情況同以Hex587團簇為基體的結(jié)論非常相似，均能得到一個比較完整的Mg核Al殼結(jié)構(gòu)。團簇表現(xiàn)出強烈的尺寸效應(yīng)，在我們所研究范圍內(nèi)，基體團簇越小越不穩(wěn)定。當(dāng)溫度比較低時，隨著沉積原子的不斷增加、擴散，最后能得到一個比較完整的Mg核Al殼的殼層結(jié)構(gòu)。而當(dāng)溫度升高至250K以后，Al沉積原子獲得一定的能量，開始進入團簇內(nèi)部，更多的Mg原子出現(xiàn)在表面，250K以上無法形成一個Mg核Al殼的殼層結(jié)構(gòu)。另外，在以上結(jié)論的基礎(chǔ)上，研究了150K下，Al原子在Mg HEX967團簇上生長的過程。從生長初期入手，分析該團簇的生長機理。當(dāng)沉積Al原子數(shù)量不斷增多至600后，大部分Al原子最終基本覆蓋在Mg團簇的表面，形成了一個保持了六角多面體形狀的Mg核Al殼結(jié)構(gòu)，驗證了我們對影響團簇生長三因素的分析。 目前，許多表面擴散和生長的理論主要針對由面心立方（FCC）和體心立方（BCC）結(jié)構(gòu)的團簇進行模擬研究，而幾乎沒有涉及到六角密排（HCP）結(jié)構(gòu)的團簇。本文所運用的分析型嵌入原子模型是通過擬合體原子性質(zhì)得到的，模擬本文中團簇的表面動力學(xué)性質(zhì)時無需調(diào)整任何參數(shù)，并且得到的結(jié)論與相關(guān)理論和實驗結(jié)果相符。本工作對豐富和發(fā)展團簇生長的理論研究，指導(dǎo)團簇生長的實驗工作，均具有重要意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.22;TG146.418

【參考文獻】

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本文編號：1663368