Pit nucleation in the presence of 3D islands during heteroepitaxial growth
我们提出了一个模型，在该模型中，在薄膜中的坑形核被认为是从一个近平衡形核过程。在这个模型中，吸附原子浓度在控制表面的形态发展中起着核心作用。虽然凹坑比岛更有效地释放弹性能，但高吸附原子浓度可以防止凹坑成核。三维岛作为吸附原子汇和较低的吸附原子密度在其附近促进坑成核。热力学的考虑预测几种不同的生长制度，其中坑可能在不同的生长阶段，这取决于生长条件和材料系统的成核。然而，与实验观察结果的直接比较需要动力学也被考虑在内。该模型预测了广泛的可能的形态：平面膜，单独的岛屿，岛屿成核，然后坑成核，坑单独。该模型显示出良好的协议与实验观察在III-V系统给出的不确定性，如表面能的量化实验参数。
2004-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Scenarios of heterogeneous nucleation and growth studied by cell dynamics simulation
由于均匀成核的相变动力学长期以来一直使用经典的Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami（KJMA）理论进行分析。然而，由于非均匀形核而引起的相变动力学尽管在技术上是至关重要的，但尚未得到系统的研究。本文采用唯象的含时Ginzburg-Landau（TDGL）型模型结合胞元动力学方法，从理论上系统地研究了非均匀形核动力学。在这项研究中，我们专注于相变的动力学时，材料被夹在两个支持基板。该模型是用来模拟相变存储介质的。由于均质和非均质成核可以同时发生，我们预测了一些情况下的相变，包括：非均质成核制度，非均质成核制度，和非均质-非均质共存制度。这些预测直接证实了使用TDGL模型的数值模拟。研究结果表明，KJMA公式在非均匀形核条件下的适用范围有限，但仍能反映相变过程中不同阶段的微观相变机制。
2007-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Numerical model of solid phase transformations governed by nucleation and growth. Microstructure development during isothermal crystallization
本文提出了一个简单的数值模型，计算了随机分布形核和各向同性生长的结晶动力学。该模型可以应用于不同的热历史，没有限制的时间和温度的成核和生长速率的依赖关系。我们还开发了一种算法，评估相应的新兴的粒度分布。该算法易于实现，特别灵活，使其能够模拟几个实验条件。它的简单性和最低的计算机要求允许高精度的二维和三维生长模拟。该算法被应用于探索几个形核制度的等温处理过程中的晶粒形态发展。特别是，热成核，预先存在的核和这两种成核机制的组合进行了分析。对于前两种情况，得到了普遍的晶粒尺寸分布。该模型的高精度是从它的分析预测比较。最后，Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami模型的有效性进行了验证的所有情况下研究。
2008-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field approach to polycrystalline solidification including heterogeneous and homogeneous nucleation
先进的相场技术已被应用于解决多晶凝固的各个方面，包括不同的晶体成核模式。通过求解相应的欧拉-拉格朗日方程，确定了成核势垒的高度。所示的例子包括比较各种模型的均匀晶体成核与原子模拟的单组分硬球流体。扩展了之前针对纯系统的工作（Granasy L、Pusztai T、Saylor D和Warren JA 2007 Phys. Rev. Lett. 98 Art No.035703）中，通过引入实现所需接触角的边界条件描述了一元和二元体系中的异质成核。单个颗粒的晶体学取向的四元数表示（在Pusztai T，Bortel G和Granasy L 2005 Europhys. Lett. 71131）已经被应用于模拟各种各样的多晶结构，包括晶体层、球晶和由具有树枝状、立方、菱形十二面体、截顶八面体生长形态的晶体构成的那些。最后，我们提出了说明性的结果枝晶多晶线凝固使用原子相场模型。
2008-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and Growth of bundles of Single-Wall Carbon Nanotubes (C-SWNTs): the Benard-Marangoni Instability (BMI) model
一个完整的解释的金属催化剂纳米粒子的合成，以及随后的成核和生长的碳单壁碳纳米管束引入使用一种新的模型。它示出的合成过程导致形成的液体层过饱和的碳周围的每个金属催化剂纳米颗粒。一个solutal Bénard-Marangoni不稳定性和随后形成的模式的六边形对流细胞在液体层的发病预测和量化的线性和弱非线性分析。解释了对流胞中心碳单壁碳纳米管的成核和生长过程。
2004-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of second phase precipitates under non-isothermal conditions
采用Langer-Schwartz方程计算了非等温条件下第二相析出相的形核、长大和粗化。场理论稳态形核速率模型用于分析。场理论的成核速率与经典的成核速率关系从福克-普朗克方程进行了比较。该集成模型用于模拟稀锆合金的bcc到hcp相淬火和随后的hcp相中的退火，其中平均沉淀物尺寸、数密度和过饱和度作为时间的函数来计算。冷却速度对上述参数的影响进行了评估。较低的冷却速率导致较大的沉淀物具有较小的数密度，这与观察结果一致。
2005-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of HfO$_2$ layers on graphene by CVD
研究了HfO $_2$在来自不同供应商的市售CVD石墨烯上的无种子层生长。结果表明，单层石墨烯从Cu转移到SiO $_2$ /Si衬底上后，双层和多层石墨烯岛的覆盖率不同。我们发现这些岛的分布和数量影响HfO $_2$的CVD成核和生长。特别是，我们表明，密集分布的双层石墨烯岛的边缘和表面提供了良好的成核位置的共形CVD HfO $_2$层。从对石墨烯- HfO $_2$ -TiN电容器的测量中提取介电常数16。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous Nucleation of Undercooled Al-Ni melts via a Machine-Learned Interaction Potential
针对过冷 Al-Ni 熔体，构建高维神经网络势函数进行大规模分子动力学模拟，克服了第一性原理计算尺度限制，揭示了纯 Ni 与 AlNi 合金均以单步路径分别形核为 fcc 与 B2 结构。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Growth of InN quantum dots to nanorods: A competition between nucleation and growth rates
本文报道了以In_2O_3为前驱物，NH_3为反应气体，在550-700 ℃的温度范围内，用化学气相沉积法生长InN纳米结构的过程。纳米结构的形态仅取决于生长温度，从量子点大小的纳米颗粒演变为纳米棒。发现630 ° C是纳米棒生长的阈值温度。在630 ° C下，成核开始于具有{10-12}表面平面的多面颗粒。随后，沿着[0001]方向生长具有m面{10-10}的非极性表面的六方多面体NR。进行了全面的研究，以了解纳米棒的演变作为生长参数，如温度，时间和气体流速的函数。纳米结构的形态的变化解释的基础上的成核速率和相形成过程中的生长速率。这些纳米结构的拉曼光谱研究表明，双轴应变的开发，因为无意的杂质掺杂与生长温度的增加。
2015-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Effect of nucleation sites on the growth and quality of single-crystal boron arsenide
砷化硼（BAs）是研究最少的立方III-V族化合物，但自从证实其高于1000 W/m-K的异常高的热导率以来，它最近引起了极大的关注。然而，确定如何实现厘米级的BA单晶的生长仍然没有解决，这极大地限制了对这种有趣材料的进一步研究和潜在应用。在这里，我们报告我们的技术，通过化学气相传输方法，通过施加一个额外的成核网站生长7毫米长的BAs单晶。不同的热导率值从不同成分的成核位置上生长的BA单晶显示选择合适的成核位置材料的重要性。我们相信这些发现将激发对这种独特半导体生长的进一步研究。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
On the Variability of Critical Size for Homogeneous Nucleation in a Solid-State Diffusional Transformation
在涉及成核和生长的固态扩散相变中，均匀过程的临界核的尺寸（r*homo=r*）被假定为该相变的时不变常数。与该过程相关的应变具有正能量贡献，并导致r* 的值相对于从液体成核的值增加。随着这种转变的进行，存储在基体中的应变能增加，并且在稍后阶段形成的核遇到应变基体。作为一个模型系统，使用块体金属玻璃的失透，我们表明，r* 是不是一个基数均匀形核的时不变常数，可以增加或减少取决于应变能惩罚。我们表明，关于r* 的恒定性的假设是真的，只有在早期阶段的转变，并建立的转变的进展导致的R*，这是一个功能的微观结构的细节，几何变量和物理参数的变化幅度。借助高分辨率的晶格条纹成像和计算的r*，我们进一步认为，“类液体”的均匀成核可以发生，并且结论适用于广泛的固态扩散变换。上述效应“打开”了一条纯粹由系统内部变量引起的低势垒转化途径。
2020-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of single wall carbon nanotubes
通过使用非常有限数量的基本过程，即Stone-Wales缺陷和碳双晶，定性地描述了由单层石墨烯包围的碳饱和催化颗粒的单壁碳纳米管的成核和生长。不同配置的能量估计通过使用Tersoff能量最小化方案。这样的描述与管的各种尺寸或螺旋度兼容。几种机制的胚胎的生长被认为是：其中之一是更有利的，当管胚胎被安排在一个六边形的网络中的石墨烯平面。所有提出的机制可以无限重复的纳米管的生长。
2005-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Comments on the paper: An extensive investigation on nucleation, growth parameters, crystalline perfection, spectroscopy, thermal, optical, microhardness, dielectric and SHG studies on potential NLO crystal Ammonium Hydrogen L-tartarte
本文作者报道了用L-谷氨酰胺和L-酒石酸按1：1的摩尔比生长L-酒石酸氢铵（1）。本文描述了与1的特征有关的许多批评观点。
2015-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Controlled nucleation and growth of CdS nanoparticles in a polymer matrix
聚合物基体内的CdS纳米粒子的成核和生长，随后通过原位同步辐射X射线衍射。纳米颗粒通过硫醇盐前体在200至300摄氏度之间的温度下的热效应形成。在240摄氏度以上，前体完全分解，CdS纳米颗粒在聚合物基质中生长，形成具有有趣的光学性质的纳米复合材料。纳米颗粒的结构特性（尺寸和晶体结构）取决于退火温度。（节略本）
2006-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric dynamic-field-driven nucleation and growth model for predictive materials-to-circuit co-design
University of Michigan（密歇根大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Intel Corporation（英特尔公司）
本文提出了一种动态电场驱动的成核与生长模型，用于预测铁电材料在复杂电压波形下的开关动态，从而改进材料与电路协同设计的方法。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Homogeneous nucleation of dislocations as bifurcations in a periodized discrete elasticity model
本文提出了一种用周期离散弹性模型描述的二维剪切晶体中位错均匀形核的新方法。当晶体被剪切超过临界应变$F=F_{c}$时，应变的无位错状态通过亚临界音叉分叉变得不稳定。选择固定的最终施加应变$F_{f}>F_{c}$，通过在不同的时间间隔$t_{r}$期间设置$F=F_{f}t/t_{r}$，可以达到包含两个或四个刃位错的不同的同时稳定的静止构型。在$t_{r}$之后的特征时间，一个或两个偶极子成核、分裂，并且所产生的两个刃位错以相反的方向移动到样品边界。数值延拓显示了如何配置不同数量的刃位错对出现从无位错状态的分叉。
2007-11-23 cond-mat.mtrl-sci
High temperature in situ SEM assessment followed by ex situ AFM and EBSD investigation of the nucleation and early growth stages of Fe-Al intermetallics
采用扫描电子显微镜（SEM）、非原位原子力显微镜（AFM）和电子背散射衍射（EBSD）等专用原位加热装置，在596 °C下对Fe-Al金属间化合物（IM）的成核和早期生长阶段进行了表征。位置跟踪用于解释进一步的表征。非原位原子力显微镜观察揭示了轻微的收缩和平面突起的IM在发病IM成核，然后定向生长。通过非原位EBSD鉴定了所形成的界面IM化合物。现在清楚地表明，在η相的扩散控制生长之前，θ相首先成核。θ相占金属间化合物层的优势。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of heterogeneous nucleation and growth: An approach based on a grain explicit model
提出了一种在晶界上引发的相变模型，并通过数值模拟进行了测试：这种基于晶粒显式模型（GEM）的方法可以考虑颗粒结构，对大范围的成核过程进行准确的预测。与经典模型的均匀（JMAK）以及异质（卡恩）成核。提出了一种基于材料性质的过渡尺度，允许区分随机和站点饱和制度。最后，我们讨论了Avrami型指数和过渡区之间的关系，从实验中提取它的条件。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and Growth of GaN/AlN Quantum Dots
研究了等离子体辅助分子束外延在AlN（0001）衬底上Stranski-Krastanov模式下生长GAN岛的成核过程。特别是，我们评估其高度和密度的变化作为GAN覆盖率的函数。我们表明，GAN的生长通过四个阶段：最初，生长是逐层的;随后，二维前体岛的形式，转化为真正的三维岛。在后一阶段，岛的高度和密度随着GAN覆盖率的增加而增加，直到密度饱和。在进一步的GAN生长过程中，密度保持恒定，并出现双峰高度分布。岛的高度和密度作为衬底温度的函数的变化进行了讨论的框架中的一个平衡模型为Stranski-Krastanov生长。
2003-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Real-time X-ray Monitoring of the Nucleation and Growth of AlN Epitaxial Films on Sapphire (0001)
我们报告的X射线散射研究的结果AlN在c面蓝宝石在反应射频磁控溅射。原位X射线测量的灵敏度使我们能够跟踪从初始成核层到完全弛豫的AlN膜的应变和粗糙度的结构演变。观察到的生长速率瞬变，与初始形成的非聚结的岛屿与显着的氧掺入从基板一致。岛聚结后，看到一个稳定的状态的生长速率与连续移位的c和晶格参数朝着松弛的体值作为生长进展，与膜达到完全松弛状态，厚度约30 nm。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of germanium islands during layer exchange metal-induced crystallization
最近，非晶锗薄膜的铝诱导层交换结晶得到了证实，并提供了一个合适的系统来表征、建模和控制非晶衬底上的锗晶体生长。直接观察Ge转移到Al的表面通过插入的GeOx界面层允许独立测量的密度和平均面积的结晶Ge岛上形成的表面上。基于这些实验观察，Johnson-Mehl-Avrami-Kologoromov相变理论扩展到模型纳米级的成核和生长的Ge岛在两个维度。随着时间的增加，Ge岛的生长机制从原子附着限制转变为表面扩散限制。这些制度之间的过渡点取决于Ge成核位点密度和退火温度。最后，我们表明，局部偏置电压应力的界面层控制的面密度的成核锗岛的膜表面上。
2010-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Bridging the gap between atomistic and macroscopic models of homogeneous nucleation
成核的宏观理论，如经典成核理论，设想在体亚稳相内部形成体稳定相的簇。分子动力学模拟通过捕捉所有原子的微观构型，经常被用来阐明成核机制。在这封信中，我们介绍了一个热力学模型，连接宏观理论和原子尺度的模拟，从而提供了一个简单而优雅的框架来测试经典成核理论的局限性。
2016-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Atomic scale characterization of the nucleation and growth of SnO2 particles in oxidized CuSn alloys
研究了单相CuSn合金中Sn的内氧化动力学。SnO 2颗粒，其特征在于通过分析型透射电子显微镜。SnO 2和Cu之间的取向关系，特别强调Cu/SnO 2界面的原子尺度结构（失配位错和化学结构）。具有终止SnO 2相的纯氧平面的习惯平面是非常有利的，并且大的失配促进了板状沉淀物的生长。
2012-11-21 cond-mat.mtrl-sci
On the Origin of Logarithmic-Normal Distributions: An Analytical Derivation, and its Application to Nucleation and Growth Processes
对数正态分布是自然界中最常见的分布之一，描述了大量的物理，生物甚至社会学现象。因此，这种分配的起源引起了广泛的兴趣，但仍然缺乏从基本原则出发的一般推导。使用随机形核和生长来描述结晶过程，我们得到的时间发展的晶粒尺寸分布。我们的推导提供了，第一次，对数正态型分布的形式的尺寸分布的解析表达式。我们将我们的结果固相结晶硅膜的晶粒尺寸分布。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Al content on the critical resolved shear stress for twin nucleation and growth in Mg alloys
采用扩散偶和压缩实验相结合的方法，分析了固溶体中Al原子对孪晶形核和生长临界分解剪应力的影响。孪晶形核的临界剪切应力高于孪晶生长的临界剪切应力，且二者随Al含量增加的幅度相同。不过，增长幅度不大（约。10 MPa），4原子% Al，但大（高达60-70 MPa），9原子%这些结果与基于第一性原理计算的Labusch模型在稀区（< 5 at.%）的计算结果一致Al）[51]。与文献中最新数据的比较表明，Al原子在增加孪晶成核和生长的临界分辨剪应力方面比在增加基底滑移方面更有效[21]。最后，对沿[0001]取向的微柱进行压缩实验，结果表明，随着Al含量的增加，锥体滑移的临界剪应力从纯Mg的98 MPa迅速增加到Mg-9 at.%的250 MPa因此，Al的加入增加了镁合金的塑性各向异性。
2020-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Toward a Comprehensive Model of Snow Crystal Growth: 3. The Correspondence Between Ice Growth from Water Vapor and Ice Growth from Liquid Water
我们研究冰晶生长的水蒸气在温度接近的熔点，当表面预熔化在固体/蒸汽界面处创建一个quasiliquid层。最近的冰生长测量作为蒸汽过饱和度的函数已经证明了在这些温度下在基底表面上的大量成核势垒，从该成核势垒中可以使用经典成核理论提取分子阶跃能量。额外的冰生长测量从液态水作为一个功能的过冷表现出类似的成核障碍的基础表面上，产生大约相同的分子阶跃能量。这些数据表明，从水蒸气和从液态水的冰生长都很好地描述了基本上相同的基本成核现象在相当大的温度范围内。一个物理图片是新兴的，其中在固体/液体，固体/准液体，和固体/蒸汽界面的分子阶跃能量创建成核障碍，占主导地位的冰在广泛的条件下的生长行为。由于阶跃能量是一个平衡量，就像表面融化是一个平衡现象，存在着相当大的机会，使用多体模拟的冰表面结构和能量平衡，以更好地了解许多动态方面的冰晶生长。
2014-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Stranski-Krastanov mechanism of growth and the effect of misfit sign on quantum dots nucleation
讨论了Stranski-Krastanov模式外延生长的热力学和晶格失配的影响。Sttranski-Krastanov生长模式代表了一系列逐层或Frank-van der Merwe生长，然后形成三维（3D）岛或Volmer-Weber生长。上述两种生长模式的出现都符合Bauer的润湿性判据。Volmer-Weber生长的发生所需的正润湿功能起源于作为晶格失配松弛的结果的靠近二维（2D）岛的边缘的原子的垂直位移。单层高岛相对于双层岛变得不稳定，双层岛又相对于三层岛变得不稳定，等等，超过一些临界岛尺寸。单层岛作为三维（3D）岛的必要前体出现。单双层转变的临界岛尺寸随着晶格失配的减小而急剧增大，并在失配的临界值处发散。该值在坐标润湿失配相图中划分了Frank-van der Merwe和Stranski-Krastanov模式的区域。单层到多层岛的转变通过2D岛的连续成核和生长（逐层转变）或通过多层岛的成核和横向（2D）生长（多层2D转变）来发生。前者发生在“刚性”覆盖层材料的情况下，并且主要发生在压缩覆盖层中。后者发生在“软”材料的情况下，如铅和铟，主要是在拉伸覆盖层。拉伸薄膜表现出非成核转变相比，压缩薄膜的类成核行为。
2017-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and Growth Mechanism of a Covalent Material: Magic Clusters and Chemical Reactions
用扫描隧道显微镜研究了Si（111）表面Pb单层膜上Si沉积的早期过程。我们发现了一种特殊类型的硅幻数团簇，它在无缺陷表面上具有很高的移动性，但可能会暂时被困在某些边界或缺陷位置。它们也可以聚集，并且发现一种特殊的聚集体排列在室温下稳定一到两天。在团簇聚集体上添加更多的Si可以使其转变为亚稳态结构。提出了一个基于幻数团簇及其化学反应的方案来描述共价材料的成核和生长过程。
2015-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation and growth of the γ' (AlAg2) precipitate in Al-Ag(-Cu) alloys
用高分辨透射电镜和扫描透射电镜研究了Al-Ag（-Cu）合金中γ'（AlAg 2）相的析出。沉淀开始与偏析银堆垛层错，然后增厚的步骤对应的单个单元电池壁架。结合银和铝逐渐偏析成有序层，这产生了厚度为AlAg 2 c-晶格参数的2倍或3倍的γ'相片晶。厚度为2c的板（AlAg 2）不能实现形状应变的自适应变形。沉淀物的进一步增厚是缓慢的，尽管在沉淀物周围有相当大的银偏析。通过添加单个晶胞高度凸缘的生长预计会导致凸缘成核的额外剪切应变能垒，并且这可能有助于成核限制生长的过程。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Heterogeneous nucleation of pits via step pinning during Si(100) homoepitaxy
利用扫描隧道显微镜（STM）研究了分子束外延Si薄膜中氧化物诱导生长坑的形成。在从2D吸附原子岛化到阶梯流动生长的转变温度范围内，系统控制的空气泄漏到生长室中在生长表面中诱导凹坑。我们发现，坑也与硅升华源的氧污染通量。从热力学的角度来看，多层生长坑是意想不到的放松同质外延生长，而氧化是一个已知的原因，步骤钉扎，粗糙化，和小面元素表面上，无论有和没有生长通量。毫不奇怪，凹坑是结晶亚稳态的，并通过退火来愈合，以恢复平滑的周期性台阶排列。扫描隧道显微镜揭示了有关凹坑的原子起源和生长动力学的新细节。我们给出了一个坑的异质形核的模型，通过优先吸附在本征生长的反相边界，以及随后的步骤钉扎和聚束周围的核的大小的氧化物核。
2017-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Phase-field crystal modelling of crystal nucleation, heteroepitaxy and patterning
我们应用一个简单的动力学密度泛函理论，相场晶体（PFC）模型，来描述二维单分散胶体系统中的均匀和非均匀晶体成核以及高度压缩的Fe液体中的晶体成核.外部周期性电位被用来近似惰性晶体衬底在解决异质成核。与2D胶体中的实验一致，PFC模型预测，在2D过饱和液体中，结晶冻结开始于均匀晶体成核，而不发生六方相。在极端的过饱和晶体成核后，在2D和3D的非晶前体相的外观发生。我们证明，与经典成核理论的基础上的预期相反，角落不一定是有利的地方晶体成核。最后，我们表明，添加外部势项的自由能，PFC理论可以用来模拟胶体图案化实验。
2010-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Control of nucleation and crystal growth of a silicate apatitic phase in a glassy matrix
研究了Si-B-Al-Zr-Nd-Ca-Na-O系统氧化物玻璃中晶体的形核与生长。通过热分析和等温实验监测了成核和生长过程。对于Ca样品，在本体中结晶是均匀的，显示出随着温度的升高结晶度缓慢增加。另一方面，富Na样品在本体中或从表面经历几个结晶过程，导致更大的晶体。当结晶活化能很小时，粘流活化能与玻璃化转变活化能在同一个数量级上。元素的早期扩散是以不同于液态构型重排的机制进行的。富钙基质中晶体的整体密度和小形状证实了它将是次要锕系元素的有利废物形式。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Continuous and correlated nucleation during nonstandard island growth at Ag/Si(111)-7x7 heteroepitaxy
本文对Ag在Si（111）-7x7上的亚单层异质外延生长进行了实验和理论研究。覆盖范围从0.05 ML到0.6 ML的STM测量表明，在生长的所有阶段，都有过量的最小岛（每个岛只占一个半晶胞- HUC）。2D润湿层的形成通过在较大2D岛（在几个HUC上延伸）附近的最小岛的连续成核以及随后与它们聚结来进行。这种增长的情况下，动力学蒙特卡罗模拟，它使用一个粗粒度的模型的基础上的有限容量的HUC和机制，增加成核概率在附近的已经饱和的HUC（相关成核）验证。该模型提供了一个很好的拟合的实验依赖性的相对数量的Ag占据HUCs和故障HUCs的占领的温度和沉积的Ag量的偏好。HUC之间的银吸附原子的跳跃获得的参数与先前报道的增长的初始阶段。该模型提供了两个新的参数-HUC内的最大银原子数，和在HUC边界上。
2004-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Formal Considerations about Fracture: Nucleation and Growth
在本文中，我们将回答几个抽象的，正式的问题，裂纹扩展和成核的性质。把场论的观点带到断裂中来，以我希望会是一种有趣的方式照亮了事情。形式上，裂纹形核率是多少？断裂是弹性理论中受拉状态下的一种不稳定性。对于热形核裂纹，与过冷液体类似。在这里，裂纹成核速率可以被认为是自由能的虚部-给出亚稳态拉伸材料的衰减速率。作为一个有趣的结果，我们可以正式计算高阶非线性弹性系数的渐近形式，并明确表明弹性理论的收敛半径为零。从形式上讲，我们能否从对称性导出裂纹扩展规律？混合型三维断裂可以描述为一条在空间中运动的曲线，用局部裂纹面的描述来修饰，并由沿裂纹方向的应力强度因子驱动。强加的对称性给我们的形式的裂纹扩展法律在两个维度上，解释了（众所周知的）事实，即裂纹剪切（模式II）突然转向，直到应力成为纯粹的拉伸（模式I）。将推导出三维裂纹扩展规律的形式，并简要总结了与工厂屋顶形态有关的混合型断裂的线性稳定性分析。
2001-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Preferential Composition during Nucleation and Growth in Multi-Principal Elements Alloys
本文通过分子动力学模拟五元等原子比 CoCrCuFeNi 合金的结晶，发现内能驱动的择优成分分布使晶核富集 Fe 和 Co，并导致纳米尺度短程有序与成分梯度。
2023-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Polymorphism, crystal nucleation and growth in the phase-field crystal model in 2d and 3d
我们应用一个简单的动力学密度泛函理论，相场晶体（PFC）模型的过阻尼保守动力学，以解决多态性，晶体成核，和晶体生长的扩散控制的限制。我们细化的相图为3D，并确定线自由能在2D中，在2D和3D的成核势垒的高度，通过解决各自的欧拉-拉格朗日（EL）方程。我们证明了在PFC模型中，体心立方（bcc），面心立方（fcc）和六方密堆积结构（hcp）竞争，而简单立方结构是不稳定的，并且可以通过改变模型参数来调整相位偏好：接近临界点时，bcc结构是稳定的，而远离临界点时，fcc结构占优势，在它们之间存在hcp稳定域。我们注意到，随着距离临界点的距离的增加，平衡形状从球形变化到特定的小平面形状：菱形十二面体（bcc），截角八面体（fcc）和六棱柱体（hcp）。求解提供有守恒噪声的PFC模型的运动运动方程，凝固开始于非晶前体相的成核，稳定的结晶相成核到该非晶前体相中。生长速率被发现是时间依赖性和各向异性，其中各向异性取决于驱动力。我们表明，由于扩散控制的生长机制，这是特别相关的胶体系统中的晶体聚集，树枝状生长结构演变的大规模等温单组分PFC模拟。最后，我们提出的二元PFC模型中的共晶凝固的结果。
2010-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the nucleation and growth of Zr oxide precipitates of internally oxidized Nb3Sn superconductors
本文结合APT、TEM和第一性原理计算，揭示了内氧化Nb3Sn超导线材中Zr氧化物析出相的形核、生长及微观结构演化机制，为优化高场超导磁体线材制备工艺提供了理论依据。
2024-09-06 cond-mat.mtrl-sci
GaN Nucleation Landscape on Patterned Sapphire Shaped by the Growth Temperature of Directly Grown Boron-Compound Masks
Kyung Hee University（庆熙大学）；Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）
研究直接生长的硼化合物掩模生长温度如何通过调控蓝宝石表面局部可及性，改变GaN在圆形SiO2开口内的成核位置分布，并利用动力学蒙特卡洛模拟解释实验趋势。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Anomalously Abrupt Switching of Ferroelectric Wurtzites
铁电极化切换是通过成核和生长发生的过程的一个常见示例，并且理解切换动力学对于诸如铁电存储器的应用至关重要。在这里，我们描述和解释的纤锌矿氮化物薄膜铁电体Al0.7Sc0.3N和Al0.94B0.06N使用的一般模型，可以直接应用到其他突变，通过成核和生长进行的异常开关动力学。当在成核速率增加的同时发生大量生长和碰撞时，例如在高电场下的这些纤锌矿铁电体中，突然的极化反转导致非常大的Avrami系数（例如，n = 11），启发KAI（Kolmogorov-Avrami-Ishibashi）模型的扩展。我们将此扩展模型应用到两个相关但不同的场景，（典型的）行为之间的交叉所描述的顺序成核和生长和更突然的过渡所产生的显着增长之前的峰值成核率。因此，这项工作提供了更完整的描述适用于任何系统的一般成核和生长动力学，同时专门解决了新的纤锌矿铁电体中的突然极化反转行为。
2023-03-10 cond-mat.mtrl-sci
On the kinetics of homogeneous nucleation of incoherent precipitates in solid solutions
本文指出传统均匀形核理论对非共格析出物不适用，提出基于Reiss二元形核理论并考虑点缺陷吸收与过量空位的新动力学模型，以预测非共格析出物的形核速率。
2024-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Homogeneous Nucleation and Forest Hardening Result in Thermal Hardening Phenomenon in Shock Loaded BCC Metals
高应变率下热硬化现象的解释是近年来冲击波物理研究中的一个重要问题。本文从位错产生的角度对这一问题进行了研究，得出了一个新的结论：除了声子拖曳机制外，均匀形核（HN）引起的森林硬化也会导致BCC金属的热硬化行为。通过基于位错的晶体塑性模型的数值模拟，我们定量地再现了实验结果，并预测了其他BCC金属的热硬化行为，即，莫，在更高的温度下。
2018-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Igniting homogeneous nucleation
在大临界尺寸的限制下研究了瞬态均匀形核。从纯单体开始，瞬态成核的三个时代的特点是在经典的贝克尔-德林动力学方程与两个不同的离散扩散率模型：经典的特恩布尔-费舍尔公式和一个表达式描述热驱动的增长的核。后者的扩散率产生的时间滞后的成核，这是更接近的值在实验中测得的二硅酸盐玻璃。在单体数量减少的初始阶段之后，产生许多小尺寸的簇，并产生连续的尺寸分布。在第二个时期，核的大小稳定地增加，其分布呈现为朝向稳定成核的临界大小前进的波前。在此期间，临界尺寸下的成核速率可以忽略不计。在波前达到临界尺寸后，它以单调增加的速率点燃超临界团簇的产生，直到达到其稳定值。瞬态成核率和时间滞后的解析公式，得到改进的经典和比较非常好的直接数值解。
2004-12-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Studies of homogeneous precipitation in very dilute iron-coper alloys using kinetic Monte Carlo simulations and statistical theory of nucleation
电子辐照下Fe_{1-x} Cu_x合金中Cu沉淀的均匀形核和生长动力学至0.4原子%温度T从290 ℃到450 ℃，采用动力学Monte Carlo（KMC）模拟和成核统计理论（STT）进行了研究。采用了电子辐照和热时效析出机制相似的传统假设。早期开发的从头计算模型在Fe-Cu合金的相互作用被用于两个KMC模拟和TMF计算。计算了不同浓度和温度下Zeldovich-Volmer成核速率关系式中的成核势垒F_c和前因子J_0的值。对于x小于0.2%的稀合金，KMC和KMC计算的形核势垒F_c值基本一致，这表明KMC计算的可靠性很高。的计算也被用来估计温度的依赖关系的浓度对应的均匀或非均匀的沉淀限制和两个依赖关系被发现是相当尖锐的。
2013-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Kinetics of island growth in the framework of planar diffusion zones and 3D nucleation and growth models for electrodeposition
在薄膜的电化学沉积中，电流-时间曲线的测量不允许直接确定核生长规律、电极表面覆盖率和平均膜厚度。在这项工作中，我们提出了一种理论方法，适合深入了解这些数量的成核密度，溶液参数和电流-时间行为的知识。该模型适用于各向同性和各向异性的核生长速率和核的形状和长径比的动力学的影响的研究。文献中的实验结果也讨论了本方法的框架。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of the surface-stimulated mode on the kinetics of homogeneous crystal nucleation in droplets
本文提出了一元液滴中均匀晶核形成的动力学理论，考虑到晶核不仅可以以体积为基础的方式形成（所有的晶面都在液滴中），而且可以以表面受激的方式形成（其中一个晶面在液滴表面）。先前开发的表面刺激晶体成核热力学严格地表明，如果晶体的至少一个小平面仅部分地被其熔体包围，那么在液滴表面而不是在液滴内与该小平面形成核在化学上更有利。然而，到目前为止，这一现象的动力学方面还没有得到研究。在本论文中提出的理论主张，即使在表面受激模式晶核最初出现（作为亚临界集群）均匀的次表面层，而不是“伪非均匀”的表面。均匀出现的亚临界晶体由于密度和结构的波动可以成为表面激发核。这种效应有助于晶体成核的总速率（如基于体积的模式那样）。导出了晶体成核总速率的显式表达式。水滴的数值计算表明，表面刺激模式可以显着提高每个粒子的晶体成核率在液滴的半径为10微米大。可能的实验验证所提出的理论进行了讨论。
2008-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
FORC Analysis of homogeneous nucleation in the two-dimensional kinetic Ising model
将一阶反转曲线（FORC）方法应用于二维动力学伊辛模型。对于所选择的系统尺寸和磁场，系统通过许多液滴的均匀成核和生长而反转。这使得反转的动力学几乎是确定性的，与以前用FORC方法研究的强无序系统相反。因此，FORC图似乎与以前的研究中获得的不同。应用Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami（KJMA）相变成核和生长理论对该体系进行了研究。合理的协议与蒙特卡罗模拟被发现，和FORC方法表明如何KJMA理论可以扩展。
2004-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Cavity nucleation in single-component homogeneous amorphous solids under negative pressure
了解固体中空穴的形成和增长机理，对于正确确定固体的开发能力和力学特性具有重要的基础和应用价值。在这项工作中，我们提出了分子动力学模拟的过程中均匀形成的纳米孔洞的单组分非晶金属合金的结果。为了识别各种形状和大小的空腔，开发了一种新颖的方法，该方法基于由相同直径的虚拟颗粒（球）填充空腔。通过平均首次通过时间分析，表明非晶态金属熔体中空洞的形成是激活型过程。这个过程可以用经典的成核理论来描述，该理论通常适用于一级相变的情况。计算了空穴的激活能、临界尺寸和形核率，其值与非晶系统中晶体形核的情况相当。
2022-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
How to quantify and avoid finite size effects in computational studies of crystal nucleation: The case of homogeneous crystal nucleation
当临界核太接近它们的周期图像时，有限尺寸的伪影出现在成核的分子模拟中。然而，严格确定什么是过于接近是一项重大挑战。最近，我们根据我们对系统尺寸如何影响非均质冰成核速率的研究，设计了用于检测此类伪影的严格的物理学（Hussain，Haji-Akbari，\emph{J. Chem. Phys.} \textbf{154}，014108，\textbf{2021}）。我们确定了跨越周期性边界的临界核的患病率，以及占据图像间区域的液体的热力学和结构特性作为有限尺寸伪影的指标。在这里，我们进一步探讨这种化学的性能，通过检查均匀的晶体成核速率在Lennard-Jones液体的系统尺寸的依赖性。的速率依赖于非单调系统的大小和变化的几乎六个数量级的范围内的系统大小在这里考虑。我们确认，跨越临界核的患病率是有限大小的文物的主要指标，几乎完全解释了所观察到的变化率。然而，由于结晶核的碎裂性质，图像间液体的接近或结构化不是那么强的指示剂。结果表明，对于具有极小分数跨临界核的系统，速率对系统尺寸的依赖性是微妙的。这些观察结果表明，我们的理论普遍适用于不同系统中的不同成核模式（均相和非均相），即使它们对均相成核可能过于严格，例如，在LJ系统中。
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The seeds and homogeneous nucleation of photoinduced nonthermal melting in semiconductors due to self-amplified local dynamic instability
激光诱导半导体非热熔化在过去的四十年里一直在研究，但其基本机制仍在争论中。在这里，通过利用先进的实时时间相关的密度泛函理论模拟，我们发现，光激发诱导的超快非热熔化硅发生通过均匀成核与随机种子起源于自放大的局部动态不稳定性的光激发态，而不是同时打破所有的债券，如建议的惯性模型，声子不稳定性，或库仑排斥机制。由于这种局部动力学不稳定性，原子的任何初始小的随机热位移可以通过光激发载流子的电荷转移来放大，这反过来又为激发载流子产生局部自陷中心并产生随机成核种子。这一发现为光诱导超快非热熔融提供了新的见解。
2021-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determining ultrafast carrier dynamics of hybrid perovskites at various stages of nucleation and growth kinetics
随着混合有机-无机钙钛矿增加其技术范围，从光致发光太阳能电池到发光器件，再到纳米级晶体管，建立微结构在决定载流子动力学如何决定器件效率方面的作用至关重要。在这里，我们报告的超快动力学的载流子在混合钙钛矿在成核和生长动力学的各个阶段。一种溶液处理的制造技术，其中旋涂条件被优化以控制中间相的成核密度，在温度梯度退火时转化为混合钙钛矿。这一策略使最终导致大晶粒薄膜的成核和生长步骤变得复杂，使我们能够探测电子和载流子动力学差异。我们发现，令人惊讶的是，成核微晶已经显示出混合钙钛矿的电子性质，并共享类似的飞秒到纳秒的动力学作为大晶粒混合钙钛矿薄膜。
2022-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Asymptotic and numerical studies of the Becker-Doering model for transient homogeneous nucleation
在大临界尺寸的限制下研究了瞬态均匀形核。从纯单体开始，瞬态成核的三个时代的特点是在经典的贝克尔-Döring动力学方程与Turnbull-Fisher离散扩散。在单体数量减少的初始阶段之后，产生许多小尺寸的簇，并产生连续的尺寸分布。在第二个时期，核的大小稳定地增加，其分布呈现为朝向稳定成核的临界大小前进的波前。在此期间，临界尺寸下的成核速率可以忽略不计。在波前达到临界尺寸后，它以单调增加的速率点燃超临界团簇的产生，直到达到其稳定值。瞬态成核率和时间滞后的解析公式，得到改进的经典和比较非常好的直接数值解。此外，我们提出并解决了一个修改后的贝克尔-Döring模型具有离散扩散率成比例的面积的球形集群与$k$单体小$k$（如在特恩布尔-费舍尔的情况下）和集群半径大$k$（如在集群的扩散增长的情况下）。
2006-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Irreversible nucleation in multilayer growth
高对称性表面的外延生长过程发生是因为吸附原子相遇并成核新的岛，这些岛最终合并并完成原子层。在多层生长过程中，成核通常发生在顶部的梯田的几何形状的扩散过程是明确的：我们详细研究了成核事件的时空分布和所产生的成核率，一个数量的首要重要性模型实验结果和评估扩散障碍的步骤边缘。我们提供了严格的不可逆成核的结果，我们评估的限制平均场论（MFT）：我们表明，MFT高估了正确的结果的一个因素成比例的次数扩散的露台上访问一个已经访问过的晶格网站。在这份报告中，我们的目的是给我们的结果一个简单的物理帐户。
2001-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Homogeneous nucleation of ice
冰成核是物理、化学、工艺和环境科学中的一个重要过程，人们在理论和实验上对它进行了大量的研究，但它仍然是一个热门的研究课题。我们揭示了这一现象，通过执行基于原子的模拟。使用metadaptics和一组精心设计的集体变量，能够模拟水和冰之间的可逆转换。在全原子TIP 4P/Ice模型下，发现水冻结成一种堆积无序结构，揭示了微观水平上的临界成核特征。我们的研究结果与最近的实验和其他理论工作，并确认成核之前，大量增加四面体配位的水分子。
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.chem-ph
Time-evolution of grain size distributions in random nucleation and growth crystallization processes
我们研究了d维固体结晶过程中晶粒尺寸分布N（r，t）的时间依赖性。一个偏微分方程，包括一个源项的核和晶粒的生长规律解析求解任何尺寸d。我们讨论的随机成核和生长（RNG）的Kolmogorov-Avrami-Mehl-Johnson模型所描述的过程中获得的解决方案。成核和生长是建立在同一基础上的，这导致了两个有效速率的时间依赖性衰减。我们详细分析了模型参数、结晶过程的维数和时间如何影响分布的形状。计算结果表明，有效成核和有效生长速率的动力学起着至关重要的作用，在确定在完全结晶得到的分布的最终形式。我们证明，对于一类成核和生长速率，分布随时间演化为Bergmann和Bill [J. Cryst. Growth 310，3135（2008）]之前讨论的对数正态形式。我们还得到了有限的最大晶粒尺寸在任何时候的解析表达式。该理论可以描述各种RNG结晶过程中的薄膜和散装材料。对实验数据分析有用的表达式的晶粒尺寸分布和矩的基本和可测量的参数的模型。
2010-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
