Influence of model asymmetry on kinetic pathways in binary Fe-Cu alloy: a kinetic Monte Carlo study
采用动力学蒙特卡罗模拟方法，模拟了二元Fe-Cu合金的非对称性，得到了相同的微观组织。本文提出了一种基于热力学数据计算模型非对称性对原子间相互作用势的影响的方法，并对该方法进行了评价。结果表明，动力学途径是敏感的模型不对称性，并与经典的增长和粗化理论。使用实验扩散数据并与模拟结果进行比较，以确定模拟的现实组合。
2014-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
The kinetic Monte Carlo Simulation scheme of the homoepicaxial growth of GaAs(001) for heterostructural growth on GaAs(001) substrate
提出了基于动力学蒙特卡罗方法的化合物半导体异质结生长的模拟方案。该方案的设计尽可能简单，以便适用于任何GaAs（001）衬底上的异质外延生长。采用第一性原理计算确定了模拟中的参数，再现了GaAs（001）同质外延生长的实验RHEED强度曲线。
2005-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Understanding Substrate Effects on Two-Dimensional MoS2 Growth: a Kinetic Monte Carlo Approach
本研究采用动力学蒙特卡洛模拟探究衬底对二维MoS₂生长形貌的影响，明确了吸附速率、边缘迁移及衬底刻蚀的调控作用，为二维过渡金属二硫族化合物合成工艺的设计优化提供理论支撑。
2024-01-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomistic Kinetic Monte Carlo Simulations of Polycrystalline Copper Electrodeposition
提出了一种高保真的动力学蒙特卡罗（KMC）模拟方法（T。Treeratanaphitak，M. Pritzker，N. M. Abukhdeir，Electrochim. Acta 121（2014）407- 414）使用半经验多体嵌入原子方法（EAM）电势的方法已经被扩展到模拟多晶金属电沉积。使用KMC-EAM的模拟进行了一系列的过电位，以预测对沉积织构演变的影响。在$β=0.62 \pm 0.12$处观察到粗糙度-时间幂律行为（$\propto t^β$），这与过去的实验结果吻合得很好。此外，模拟提供了深入了解子表面沉积形态的动态，这是不能直接从实验测量。
2014-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Scanning tunneling microscopy and kinetic Monte Carlo investigation of Cesium superlattices on Ag(111)
用低温扫描隧道显微镜对铯在Ag（111）表面的吸附结构进行了表征。在低覆盖率下，个别Cs原子的原子分辨率偶尔会在梯田上的六边形有序吸附物膜的区域中受到抑制。靠近台阶边缘的Cs原子沿台阶边缘方向呈现为细长的突起。在较高的覆盖率，原子分辨六方晶格的Cs超结构观察。动力学蒙特卡罗模拟模型观察到的吸附质结构的定性水平。
2008-10-15 cond-mat.mtrl-sci
The Kinetic Activation-Relaxation Technique: A Powerful Off-lattice On-the-fly Kinetic Monte Carlo Algorithm
许多材料科学现象，如生长和自组织，是由活化扩散过程和发生的时间尺度，远远超出了标准的分子动力学模拟的范围。动力学蒙特卡罗（KMC）方案可以克服这一限制，实现实验时间尺度。然而，大多数KMC方法通过在空间中离散问题来进行，以便从一开始就确定在整个模拟过程中使用的一组固定的障碍，从而限制了可以解决的问题的范围。在这里，我们提出了一种更灵活的方法-动力学激活-松弛技术（k-ART）-解除这些限制。我们的方法是基于一个离格，自学习，在飞行中识别和评估的激活障碍，使用ART和事件的拓扑描述。通过对晶体硅中空位扩散的研究，证明了该方法的有效性和威力。
2008-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo simulations of self organized nanostructures on Ta Surface Fabricated by Low Energy Ion Sputtering
用低能离子束轰击的表面经常显示出自组装图案和准周期结构的发展。采用动力学蒙特卡罗模拟对离子溅射钽表面进行了模拟。在弛豫过程中引入了弱非线性，结果表明，由非线性哈密顿量产生的正Schwoebel势垒在描述离子轰击钽表面时是必要的。此外，它们的标度指数表明存在KPZ以外的类。
2015-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Simulation of Electrodeposition using the Embedded-Atom Method
提出了一种动力学蒙特卡罗（KMC）方法来模拟恒电流条件下金属在单晶表面上的电沉积过程。该方法利用多体嵌入原子势（EAM）来表征金属原子与吸附原子的相互作用。KMC方法考虑了沉积和表面扩散过程，包括跳跃、原子交换和阶边原子交换。稳态沉积配置使用KMC方法得到的验证通过比较与通过使用分子动力学（MD）模拟放松KMC约束得到的结构。这项工作的结果支持使用建议的KMC方法来模拟电沉积过程中的长度（微米）和时间（秒）尺度是不可行的，使用其他方法。
2013-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Synchronous sublattice algorithm for parallel kinetic Monte Carlo
标准的动力学蒙特卡罗算法是一种非常有效的方法来进行动态过程，如薄膜生长的串行模拟。然而，在某些情况下，它是必要的研究系统在延长的时间和长度尺度，因此，一个并行算法是必要的。在这里，我们描述了一个有效的，半严格的同步子格算法并行动力学蒙特卡罗模拟。的精度和并行效率的扩散率，处理器的大小，和处理器的数量为各种简单的模型的外延生长的函数进行了研究。波动对并联效率的影响也进行了研究。由于仅需要本地通信，因此观察到线性缩放行为，例如，对于固定的处理器大小，并行效率与处理器的数量无关。
2004-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Off-lattice Kinetic Monte Carlo simulations of Stranski-Krastanov-like growth
本文采用非晶格动力学蒙特卡罗模拟，在简化的（1+1）维模型框架下研究了应变异质外延晶体的生长。我们修改后的Lennard-Jones系统显示了所谓的Sttranski-Krastanov生长模式：初始假晶生长结束后，突然出现的应变诱导的多层岛屿上的持久润湿层。
2003-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Kinetic Monte Carlo Simulation of Strained Heteroepitaxial Growth with Intermixing
提出了一种用动力学蒙特卡罗方法模拟混合应变异质外延生长的有效方法。所使用的模型是基于一个固体对固体键计数公式，其中弹性效应被纳入使用球和弹簧模型。虽然理想化，这个模型仍然捕捉异质外延生长的许多方面，包括成核，表面扩散，以及由于弹性相互作用的长程效应。该算法结合了快速评估的弹性位移场与一个有效的实施拒绝减少动力学蒙特卡罗的基础上使用上限的速率。前者采用多重网格法进行位移场的全局更新，采用扩展盒法进行局部更新。模拟结果表明了混合对应变膜生长的重要性。进一步，该方法被用来模拟自组装堆叠量子点的生长。
2009-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic method for accommodation of equilibrating basins in kinetic Monte Carlo simulations
一个计算简单的方法来适应“盆地”的捕获网站在标准的动力学蒙特卡罗模拟。通过假设系统在盆中有效地平衡，可以计算停留时间（在逃逸之前在盆中花费的时间）和过渡到盆外部状态的概率。这表明点缺陷扩散周期性网格的网站包含一个复杂的盆地。
2008-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Kinetic Monte Carlo Study of Electrochemical Growth in a Heteroepitaxial System
采用动态蒙特卡罗模拟方法，对恒电位条件下二维不可逆金属沉积的结构和动力学进行了分析。采用三种考虑吸附原子扩散的极限模型来描述吸附原子的沉积，第一种模型（A）考虑了吸附原子以相同的速率沉积在表面上的任意自由基上。第二个模型（B）考虑吸附原子仅沉积在没有被吸附原子占据的邻近位点的基底位点上。第三种模型（C）允许在存在被吸附原子占据的相邻位点的位点上以更高的速率沉积。
2003-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Benchmark Quantum Monte Carlo calculations of the ground-state kinetic, interaction, and total energy of the three-dimensional electron gas
我们报告变分和扩散量子蒙特卡罗基态能量的三维电子气使用模型周期性库仑相互作用和回流修正N=54，102，178，和226电子。我们删除有限尺寸的影响外推，我们发现较低的能量比以前报道的。使用Hellman-Feynman算子采样方法在Phys. Rev. Lett. 99，126406（2007），我们精确地计算，在固定节点近似，单独的动力学和相互作用的总基态能量的贡献。从原始斯莱特行列式节点和回流位移节点得到的相互作用能之间的差异被发现是相当大的比相应的动能之间的差异。
2010-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface nanostructure on temperature programmed reaction spectroscopy: First-principles kinetic Monte Carlo simulations of CO oxidation at RuO2(110)
使用催化CO氧化RuO2（110）作为展示，我们采用第一性原理动力学蒙特卡罗模拟来说明程序升温反应光谱数据的复杂影响所带来的仅仅是在纳米结构表面的活性位点的位置之间的相关性。即使在没有横向相互作用的情况下，这种纳米结构本身也会引起不均匀性，这种不均匀性不能被普遍的平均场数据分析程序所掌握，从而导致对不同表面物质的反应性的错误结论。
2007-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Simulations of dislocations in heteroepitaxial growth
我们确定的临界层厚度的失配位错的外观作为一个函数的衬底和吸附物的晶格常数之间的失配从动力学蒙特卡罗（KMC）模拟异质外延生长。为此，引入了一种算法，它允许在异质外延生长中观察到的各种现象，包括临界层厚度的失配位错的外观，或自组装岛形成的非晶格模拟。该模型的唯一参数是沉积通量，温度和系统的粒子之间的成对相互作用势。我们的研究结果进行了比较，与一个简单的幂律的理论处理的问题，并表现出良好的一致性。
2001-06-21 cond-mat.mtrl-sci
CASM Monte Carlo: Calculations of the thermodynamic and kinetic properties of complex multicomponent crystals
本文介绍了 CASM 软件套件中面向复杂多组分晶体的蒙特卡洛实现，可计算自由能、动力学系数并构建第一性原理相图，同时推出自动化工具 casm-flow。
2023-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Competing roughening mechanisms in strained heteroepitaxy: a fast kinetic Monte Carlo study
我们用二维动力学蒙特卡罗模拟研究了应变异质外延薄膜的形貌演化。一种新的格林函数方法，类似于边界积分法，用于计算弹性能量有效。我们观察到在低晶格错配度和高温下岛的形成，这与Asaro-Tiller-Grinfeld不稳定性理论一致。根据Tersoff和LeGoues的成核理论，在高失配和低温下，岛或坑形成。
2002-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Kinetic Monte Carlo prediction of the morphology of pentaerythritol tetranitrate
Clemson University（克莱姆森大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
基于动能蒙特卡罗方法预测五乙二醇四硝酸酯晶体形态，结合原子级图编码与吸附扩散模型，实现对晶体生长动力学的模拟与分析。
2025-09-29 cond-mat.mtrl-sci
A Generalized Ising Model for studying Alloy Evolution under Irradiation and its use in Kinetic Monte Carlo Simulations
我们推导出一个伊辛哈密顿动力学模拟涉及二元合金中的间隙和空位缺陷。我们的模型，我们称之为“ABVI”，将溶质输运的间隙缺陷和空位到一个approximately一致的框架，因此代表了一个推广到广泛使用的ABV模型合金演化模拟。哈密顿量捕捉了二元合金中三种可能的间隙构型：A-A，A-B和B-B，这使得它特别适用于辐照损伤模拟。所有的哈密顿常数都用键能来表示，键能可以用第一性原理计算来计算。我们实现我们的ABVI模型在动力学蒙特卡罗模拟和进行验证练习，通过比较我们的结果发表在简单的二元系统与Frenkel对缺陷的生产和几个微观结构的情况下，与匹配协议。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale Kinetic Monte-Carlo for Simulating Epitaxial Growth
在Bortz、Kalos和Lebowitz的连续时间Monte-Carlo算法的基础上，提出了一种模拟外延生长的快速Monte-Carlo算法。当模拟现实的增长制度，大量的计算时间消耗相对较快的动态吸附原子。连续介质和连续-离散混合方法已被开发来解决这个问题;然而，在许多情况下，吸附原子的密度太低，不能有效和准确地模拟为连续介质。为了解决快速adatom动力学的问题，我们允许adatom采取更大的步骤，有效地减少所需的转换次数。我们实现了近十倍的加速，在中等温度和大D/F下生长。
2005-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Displacement cascades and defects annealing in tungsten, Part II: Object kinetic Monte Carlo Simulation of Tungsten Cascade Aging
我们描述的目标动力学蒙特卡罗（OKMC）模拟的结果退火的初级级联损伤在体钨使用一个全面的数据库级联从分子动力学[1]作为一个功能的初级撞击原子（PKA）的能量和方向，温度为300，1025和2050 K。SIA聚集的增加，但随着温度的变化，结合不同的迁移率的SIA与空位的空位聚集减少，导致级联退火，这是一个有趣的温度效应，这是完全不同的，从人们所期望的。退火效率（退火前后缺陷数之比）随温度变化呈倒U型曲线。此外，我们还将描述我们新开发的OKMC程序的功能; KSOME（微观结构演化动力学模拟）用于执行这些模拟
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
MMonCa: An Object Kinetic Monte Carlo simulator for damage irradiation evolution and defect diffusion
在这项工作中，我们介绍了对象动力学蒙特卡罗（OKMC）模拟器MMonCa和模拟三种不同的材料中的缺陷演化。我们首先解释OKMC的理论，并展示如何通过在我们想要模拟的对象中创建通用结构和算法来实现这种理论的一些细节。然后，我们成功地再现模拟结果的缺陷演变的铁，硅和钨使用我们的模拟器，并与现有的实验数据和类似的模拟比较。比较验证MMonCa显示它是强大的和灵活的，足以被定制和用于研究在广泛的固体材料中的缺陷的损伤演化。
2015-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Precipitation in Al-Zr-Sc alloys: a comparison between kinetic Monte Carlo, cluster dynamics and classical nucleation theory
Zr和Sc在铝合金中析出形成Al 3 ZrxSc 1-x化合物，在低过饱和度下，该化合物具有L12结构。本研究的目的是在原子尺度上模拟沉淀的动力学，并建立介观模型，以扩大范围的过饱和度和退火时间，可以模拟到实际感兴趣的值。为此，我们利用从头计算和实验数据拟合了描述Al-Zr-Sc体系热力学的Ising型模型。采用基于原子-空位交换机制的动力学Monte Carlo算法研究了沉淀动力学。集团动力学模型，然后在介观尺度上的所有不同阶段的均匀沉淀在两个二元Al-Zr和Al-Sc合金。这种技术正确地管理，以再现动力学蒙特卡罗模拟的降水动力学以及实验观察。对成核阶段的研究表明，只要考虑体系的短程有序趋势，经典理论就能很好地适用。这使我们能够提出一个扩展的三元Al-Zr-Sc合金的经典形核理论。
2005-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Structure Sensitivity in Oxide Catalysis: First-Principles Kinetic Monte Carlo Simulations for CO Oxidation at RuO$_2$(111)
本文采用密度泛函理论对CO在RuO $_2$（111）面的氧化反应进行了动力学Monte Carlo研究。我们比较详细的洞察到基本过程，稳态表面覆盖率和催化活性，相当于经常研究的RuO $_2$（110）方面的模拟数据。定性的差异，确定在几乎每一个方面，从横向相互作用的结合能在不同的活性位点的基本过程的相互作用。然而，特别是在技术上相关的高温，近环境压力和近化学计量进料两个方面表现出几乎相同的催化活性。这些研究结果挑战了传统的定义结构敏感性的基础上宏观上可观察到的营业额的频率，并允许审查的适用性结构敏感性分类开发的金属氧化物催化。
2015-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo simulations of oscillatory shape evolution for electromigration-driven islands
采用动力学蒙特卡罗（KMC）模拟和连续介质理论研究了二维岛在电迁移驱动的周边扩散作用下的形状演化。KMC模型的能量学适用于Cu（100）表面，并且连续模型通过适当参数化选择取向相关的台阶刚度和台阶原子迁移率来匹配KMC模型。在700 K的连续介质理论预测的形状振荡定量验证的KMC模拟，而在500 K两种建模方法之间的定性差异被发现。
2006-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electron Transport from Quantum Kinetic Monte Carlo Simulations
本文提出了一种精确的量子动力学蒙特卡罗方法来计算一维费米哈伯德模型的电子输运。该方法是直接制定的实时和可应用于提取一般的相互作用费米子模型的时间相关的动力学在1D。当与密度泛函理论和极大局域化Wannier函数相结合时，我们的方法可以用来预测存在界面的材料中的电子输运。我们的方法的第一个应用程序的案例研究$α$ -石英介质击穿似乎很有前途。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Studies of concentration and temperature dependencies of precipitation kinetics in iron-copper alloys using kinetic monte carlo and stochastic statistical simulations
采用从头算模型和动力学蒙特卡罗方法（KMCM）模拟了不同铜浓度x和温度T下铁铜合金中的沉淀过程。同样的模拟也使用早期建议的随机统计方法（SSM）的改进版本。所得结果使我们能够对Fe-Cu合金的分解动力学对x和T的依赖性作出一些一般性的结论。我们还表明，SSM描述的沉淀动力学在一个公平的协议与KMCM，并采用SSM与KMCM使我们能够延长KMC模拟的演化时间较长。在模拟的统计误差和实验结果的分散性范围内，模拟结果似乎与Fe-Cu合金的实验数据一致。模拟结果与实验的比较，一些多组分Fe-Cu基合金，使我们能够在这些合金中的合金元素的影响，在不同阶段的演变沉淀动力学的某些结论。
2012-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Computation of Strained Epitaxial Growth in Three Dimensions by Kinetic Monte Carlo
本文提出了一种计算有应变时异质外延生长的数值方法。所使用的模型是基于一个固体对固体模型与立方晶格。使用球和弹簧型模型将弹性效应合并。生长的膜是使用动力学蒙特卡罗（KMC），它被假定为在机械平衡的膜演变。在衬底中的应变场计算的精确解，这是有效地使用快速傅立叶变换评估。直接计算了生长膜中的应变场。使用共轭梯度法迭代求解所得到的耦合系统。最后，我们在KMC的实现中引入了各种近似，以提高计算速度。数值结果表明，如果错配足够大，则逐层生长是不稳定的，从而形成三维岛。
2005-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Simulating the radiofrequency dielectric response of relaxor ferroelectrics: Combination of Coarse-Grained Hamiltonians and Kinetic Monte Carlo
采用粗粒哈密顿量模拟了无铅Ba（Zr $_{0.5}$ Ti $_{0.5}$）O $_3$弛豫铁电体的射频介电响应。这个概念，取自实空间重整化群理论，允许描绘聚集在块中的相关局部模式的集体行为。自由能垒的热激活集体跳跃推导出这种{ \it从头算}为基础的方法，并作为动力学蒙特卡罗模拟的输入数据。由此产生的数值方案允许模拟外部场频率范围从kHz到几十MHz的介电响应，例如，证明了局部（电场或弹性）随机场导致在弛豫器中观察到的射频范围内的介电弛豫。
2016-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Self-organized growth of Ag islands on Si(111)-(7x7) - optimization of a scanning tunneling microscopy experiment by means of kinetic Monte Carlo simulations
在我们之前的实验（扫描隧道显微镜，KMC）和理论（动力学蒙特卡罗模拟，KMC）的Ag/Si（111）-（7 × 7）异质外延的研究中获得的生长模型和参数被用来优化生长条件（温度和沉积速率）的Ag岛阵列的最有序的自组织生长（7 × 7）重建的表面。通过KMC模拟，使用F型半单位晶胞（HUCs）占据的偏好作为岛排序的标准，估计了条件。利用STM研究了实验制备的岛状结构的形貌。高度的实验获得的岛排序与模拟数据和结果进行了比较，讨论了在KMC模拟的模型和参数。
2004-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Self-learning Kinetic Monte-Carlo method: application to Cu(111)
我们提出了一种新的方式进行动力学蒙特卡罗模拟，不需要{ \it先验}列表的扩散过程及其相关的能量和反应速率。相反，在模拟过程中的任何时候，在特定的相互作用范围内，所有可能的（单或多原子）过程的能量，要么使用鞍点搜索程序准确计算，或从存储先前遇到的过程的数据库中检索。这种自学习过程提高了模拟的速度，同时由于包含了多粒子过程而大大提高了可靠性。将该方法应用于二维Cu吸附原子团簇在Cu（111）表面的扩散和聚结，并对所涉及的原子过程和贡献扩散系数进行了详细的统计，结果证明了该方法的适用性。
2005-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo simulations of proton conductivity
采用动力学蒙特卡罗方法模拟了质子在无水质子导体中扩散的动力学性质。结果进行了讨论，参考一个两步的过程称为Grotthuss机制。人们普遍认为这种机制是快速质子迁移的原因。我们详细地表明，相对频率的重取向和扩散过程是至关重要的导电性。此外，电流的质子浓度的依赖关系进行了分析。为了检验我们的微观模型，质子在聚合物电解质膜的苯并咪唑C7H6N2分子的基础上进行了研究。
2014-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Kinetic Monte Carlo modelling of Helium Bubble Nucleation onto Oxides in the Fe-Ti-Y-O System
建立了一个动力学蒙特卡罗（KMC）模型来模拟中子辐照下嬗变He原子嵌入纳米结构铁素体合金（NFA）的过程。间隙He原子通过NFA迁移，直到被捕获在其他He原子的气泡和辐照产生的空位中。发现NFA中的Y-Ti-O纳米氧化物有效地捕获这些He原子并防止气泡在晶界处形成，并且似乎复制了在其他实验中观察到的特征（尺寸和数量密度）。气泡被发现更喜欢<111>氧化物界面作为成核位点，并且稳定的气泡具有在1.3和1.8 He/Vac之间的He/Vac比。氦泡对溶质向晶界的偏聚或对纳米氧化物的稳定性的影响可以忽略不计。
2022-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Self-learning kinetic Monte Carlo model for arbitrary surface orientations
虽然自学习动力学蒙特卡罗（SLKMC）方法可以从实际势能计算跃迁速率，但它的实现通常限于一个特定的表面取向。一个例子是在Latz等人2012，J. Phys.：康登斯24号案件485005这项工作提供了一个扩展，通过检测的局部方向，从而允许精确模拟任意形状的表面。我们将该模型应用于Ag（111）和Ag（001）表面上的单层岛和空隙的扩散，以及三维球形粒子的弛豫。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of substrate anisotropy and edge diffusion on submonolayer growth during molecular beam epitaxy: A Kinetic Monte Carlo study
利用动力学蒙特卡罗模拟方法研究了分子束外延亚单层膜生长过程中，不同温度下扩散各向异性、键合各向异性和边缘扩散对岛形成的影响。我们采用简单立方的固体模型和基于事件的Bortz，Kalos和Labowitch（BKL）算法的动力学蒙特卡罗方法来模拟的物理现象。我们已经发现，岛的形态和生长指数被发现的影响，衬底的各向异性以及边缘扩散，但他们并没有发挥重要作用，在岛的伸长。生长指数和岛的大小分布观察到的影响，衬底各向异性，但可以忽略不计的边缘扩散的影响。我们发现分形岛时，边缘扩散被排除和紧凑的岛屿时，边缘扩散。
2019-12-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Kinetic Monte Carlo Simulations of the Effect of the Exchange Control Layer Thickness in CoPtCrB/CoPtCrSiO Granular Media
采用混合kMC/LLG算法模拟双层ECC介质的实验MH磁滞回线。计算的速率系数和困难所产生的低能量障碍，kMC方法的一个基本问题，进行了讨论，并描述了在目前的工作中用于处理它们的方法。从模拟的结果进行了比较与双层ECC CoPtCrB/CoPtCrSiO介质的实验数据。交换控制层的厚度和层间的有效交换常数之间的定量关系被证明。
2017-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the basic timescale in kinetic Monte Carlo simulations by comparison with cyclic-voltammetry experiments
虽然动力学蒙特卡罗模拟可以提供物理和化学系统的动力学的长时间模拟，但通常还不可能用物理时间尺度来识别逆蒙特卡罗尝试频率。在这里，我们证明了这样的识别通过比较模拟与实验数据。利用动态晶格气模型研究了Br在Ag（100）表面的电吸附，测量了循环伏安法（CV）中正负峰分离的扫描速率依赖性，并比较了模拟和实验峰分离的差异。通过调整Monte Carlo尝试频率，实现了模拟和实验峰分离之间的良好协议。它也被发现，这样的确定的唯一性是依赖于吸附/脱附和扩散自由能势垒的相对值。
2004-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
An improved kinetic Monte Carlo approach for epitaxial submonolayer growth
用动力学蒙特卡罗方法对三角形晶格上双组分亚单层的生长进行了定性研究。用改进的公式和实际的对相互作用势估计了控制原子表面扩散的跳跃势垒。还介绍了增强原子表面扩散的现实自由度。所提出的技术的主要优点是自由参数的数量减少和明确的扩散激活机制，不同类型的原子的偏析。该方法的潜力通过再现（i）空位和堆垛层错相关的相边界产生和动力学;（ii）特殊的共沉积和偏析过程来举例说明，其中第二组分的偏析原子围绕由第一类型的原子形成的岛。
2007-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Multi-Lattice Kinetic Monte Carlo Simulations from First-Principles: Reduction of the Pd(100) Surface Oxide by CO
我们提出了一个多晶格动力学蒙特卡罗（kMC）方法，有效地描述了原子动力学的晶体表面的相称结构之间的形态转变。作为一个例子，我们研究了CO气氛中Pd（100）上$(\sqrt{5}\times \sqrt{5})R27^{\circ}$ PdO（101）覆盖层的还原。广泛的密度泛函理论计算用于建立氧化物还原过程的原子途径。基于该途径的第一原理多晶格kMC模拟完全再现了还原速率的实验温度依赖性[Fernandes等人，冲浪。Sci. 2014，621，31-39]，并强调了氧化物和金属域之间的边界所特有的基本过程的关键作用。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Delocalised kinetic Monte Carlo for simulating delocalisation-enhanced charge and exciton transport in disordered materials
电荷输运在高度有序的材料（带传导）或高度无序的材料（跳跃传导）中都是很好理解的。在中度无序的材料中-包括许多有机半导体-在任何极端情况下都有效的近似值都会崩溃，因此很难准确地模拟传导。特别是，描述波函数离域需要量子处理，这在缺乏周期性的无序材料中是困难的。在这里，我们提出了第一个三维模型的部分离域电荷和激子输运材料中的中间无序制度。我们的方法是基于极化子变换的Redfield理论，但克服了几个计算的障碍，通过将量子力学技术映射到动力学蒙特卡罗。我们的理论，离域动力学蒙特卡罗（dKMC），表明在中度无序材料的基本物理传输是部分离域电子状态之间的电荷跳跃。我们的研究结果揭示了为什么标准的动力学蒙特卡罗可以大大低估迁移率，即使在无序的有机半导体，即使是一个小的离域可以大大提高迁移率，以及显示三维计算捕捉重要的离域效应忽略在低维近似。
2020-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
MCAMC: An Advanced Algorithm for Kinetic Monte Carlo Simulations: from Magnetization Switching to Protein Folding
提出了一种用于超长时间动力学蒙特卡罗模拟的吸收马尔可夫链蒙特卡罗方法。MCAMC算法不修改系统动力学。当需要进行低温模拟时，它对于离散状态空间的模型非常有用。为了说明这种算法的优势和局限性，我们介绍了一个简单的模型，涉及随机步行者的能源景观。这个简单的模型具有蛋白质折叠的一些特征，也可以在纳米磁体中的磁畴运动中实验实现。我们发现，即使是最简单的MCAMC算法可以加快计算的许多数量级。更复杂的MCAMC模拟可以获得数量级的速度进一步增加。
2002-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic Monte Carlo simulation of shape transition in strained quantum dots
采用一种新的结合有效表面重构的多态晶格模型，对Ge $_{x}$ Si $_{1-x}$ on Si（100）中由金字塔量子点上的阶跃聚束引发的量子点到圆顶的转变进行了原子级模拟.结果解释了一个简单的理论基础上的浅岛近似。在给定的沉积条件下，在$d$尺寸，形状的转变被证明发生在岛的大小$n_c$以下$n_c^{1/d} \propto x^{-ζ}$独立的温度和沉积速率，其中$ζ\alt 2$和$x$是实际的锗在岛的浓度。该过渡具有由小面界面能主导的能垒。然而，快速沉积可能超过并延迟向更大岛尺寸的过渡。
2010-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Nucleation of Al3Zr and Al3Sc in aluminum alloys: from kinetic Monte Carlo simulations to classical theory
Zr和Sc在铝合金中沉淀形成化合物Al 3 Zr和Al 3Sc，其对于低过饱和固溶体具有L12结构。本研究的目的是在原子尺度上模拟这种沉淀动力学，并建立一个基于经典成核理论的介观模型，以便扩展可以模拟的过饱和和退火时间的领域。我们用从头计算和实验数据拟合了描述Al-Zr和Al-Sc体系热力学的伊辛模型。动力学行为描述的原子-空位交换机制。这使我们能够模拟与动力学Monte Carlo算法的Al 3 Zr和Al 3Sc的沉淀动力学。这些动力学，然后用来测试经典的成核理论。在这个目的中，我们推导出从我们的原子模型的各向同性界面自由能，这是一致的实验动力学和成核自由能推导出的。我们测试不同的平均场近似（布拉格-威廉姆斯近似以及集群变分法）这些参数。经典的成核理论是一致的动力学蒙特卡罗模拟，只有当使用CVM：它设法再现在亚稳固溶体中的簇的尺寸分布和它的演变，以及稳态的成核速率。我们还发现，毛细管近似中使用的经典成核理论的作品令人惊讶的是，相比之下，直接计算的自由能的形成小L12集群。
2004-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Vacancy clustering and diffusion in silicon: Kinetic lattice Monte Carlo simulations
用动力学晶格蒙特卡罗模拟研究了硅中晶格空位的扩散和聚集随温度、浓度和相互作用范围的变化。结果发现，较高的温度导致较大的集群与较短的寿命平均，吸引自由空位的增长，而集群在较低的温度下生长的聚集较小的集群。长的相互作用范围产生增强的扩散性和更少的簇。更大的空位浓度导致更多的簇，具有更少的自由空位，但簇的大小在很大程度上与浓度无关。空位扩散率随时间的推移服从幂律行为，并且该定律的指数在固定温度下随浓度增加，在固定浓度下随温度降低。
2006-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A three-dimensional atomistic kinetic Monte Carlo study of dynamic solute-interface interaction
建立了一个三维原子动力学蒙特卡罗模型，用于研究可动溶质与迁移界面之间的相互作用。虽然该模型的开发与简化的能量和拓扑描述，它也被构造为捕获，在没有溶质的情况下，Burke-Turnbull模型的界面迁移，并在溶质的存在下，溶质偏析到不同类型的接口网站。参数化模型后，进行模拟，研究平均界面速度和施加的驱动压力之间的关系，为不同的溶质浓度和溶质扩散系数。虽然溶质浓度对溶质阻力压力的影响被认为是与经典的溶质阻力模型相一致，溶质扩散率的影响被发现给任何连续或以前报道的二维原子模型没有捕获的响应。最大拖曳压力对溶质扩散系数的依赖性被观察到，并归因于迁移界面的结构和溶质保持分离到界面的能力之间的耦合。
2013-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Effect of size dependent strain at various coverage on island formation: Kinetic Monte Carlo study
本文利用动力学蒙特卡罗模拟研究分子束外延中不同覆盖度下尺寸依赖应变对岛形成的影响，发现引入变化的应变驱动脱离可改善图案化表面上岛的空间有序性和尺寸分布。
2024-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Grown-in beryllium diffusion in indium gallium arsenide: An ab initio, continuum theory and kinetic Monte Carlo study
在利用InGaAs缩小电子器件的一个障碍是其异常的掺杂剂扩散行为;具体地说，现有的模型无法解释铍扩散的实验数据一致。在本文中，我们提出了一个全面的模型，考虑到自间隙迁移和与Ga和In的相互作用。密度泛函理论（DFT）计算首先用于计算可能的扩散机制的能量参数和电荷状态。基于DFT的结果，连续模拟和动力学蒙特卡罗模拟，然后执行。该模型能够再现实验Be浓度分布。我们的研究结果表明，Frank-Turnbull机制是不可能的，相反，踢出反应是占主导地位的机制。由于大的反应能差异，Ga间隙和In间隙在踢出反应中起不同的作用，与通常假设的相反。DFT计算还表明As对Be扩散的影响可能是不可忽略的。
2016-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo Model of Breakup of Nanowires into Chains of Nanoparticles
一个动力学蒙特卡罗方法被应用到研究的纳米线的形状不稳定性，导致他们打破成链的纳米粒子。我们的方法可以用来探索动力学特征的过程中，对应的实验结果，但不能解释的连续机制，让人想起描述的高原瑞利不稳定性液体射流。例如，我们观察到长寿命的哑铃型碎片和其他典型的非液体射流特性的过程中，以及确认观察到的晶格取向依赖的单晶纳米线的破碎过程。我们提供的过程动力学的快照，并详细说明了的的终末效应，以及对所得纳米粒子的形态。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mechanism of substrate-induced anisotropic growth of monolayer WS2 by kinetic Monte Carlo simulations
二维材料的受控各向异性生长为大单晶和纳米带的合成提供了一种途径，其在低维半导体和下一代光电子器件中具有应用前景。特别地，由衬底诱导的过渡金属二硫属化物的各向异性生长由于其可操作性而引起极大兴趣。然而，迄今为止，它们的衬底诱导的各向异性生长通常是由实验参数的优化驱动的，而没有揭示基本机制。在这里，单层的二硫化钨在ST-X石英衬底上的各向异性生长是通过化学气相沉积实现的，并通过动力学蒙特卡罗模拟检查衬底诱导的各向异性生长的机制。这些结果表明，除了衬底吸附的变化外，硫族元素与金属（C/M）的比值是导致大的生长各向异性和过度生长与下层生长极化的主要因素;通过适当控制气体流量与温度之间的线性关系，当C/M = 2.0时，可以得到完全的各向同性或高的各向异性.
2019-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion of hydrogen within idealised grains of bcc-Fe: A kinetic Monte Carlo study
材料中的结构缺陷（例如空位、晶界和位错）可捕获氢，并且氢在这些缺陷处的局部积累可导致材料性质的劣化。在原子水平上深入了解氢致脆化的一个重要方面是了解氢在这些材料中的扩散。在我们的研究中，我们采用动力学蒙特卡罗（kMC）模拟研究氢在不同的微观结构的体心立方铁中的扩散。kMC模型的所有输入数据，如可用的网站，解决方案的能量，和扩散障碍获得从第一性原理计算。我们发现，氢主要扩散的界面区域内的整体扩散率低于纯体心立方铁散装。扩散系数的浓度依赖性是强非线性的，并且扩散系数甚至可以随着氢浓度的增加而减小。为了描述的宏观扩散系数，我们推导出一个解析表达式作为氢浓度和温度的函数，这是非常符合我们的数值计算结果的理想化的微观结构。
2012-06-11 cond-mat.mtrl-sci
A Self-Evolving Machine-Learning-Based Kinetic Monte Carlo Method for Modelling Thin-Film Growth
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）；University of Tartu（塔尔图大学）
提出一种自进化机器学习动力学蒙特卡洛方法，通过在线训练ML回归模型估计速率参数，在保持高保真度的同时提高计算效率，并成功模拟Ag(111)亚单层生长。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Synchronous relaxation algorithm for parallel kinetic Monte Carlo
我们调查的适用性同步松弛（SR）算法并行动力学蒙特卡罗模拟的简单模型的薄膜生长。还提出了优化并行效率的各种技术。我们发现，并行效率是由三个主要因素$-$的计算开销，由于松弛迭代，以纠正边界事件在相邻的处理器，（极端）波动的事件数量在每个处理器，每个周期，以及由于处理器间通信的开销。由于波动的存在和全局同步的要求，SR算法不缩放，即并行效率随处理器数目的增加而递减。并行效率对模拟参数的依赖性，如处理器的大小，区域分解的几何形状，和单体的跳跃速率$D$的沉积速率$F$的比率$D/F$也进行了讨论。
2004-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Kinetic Monte Carlo simulations of vacancy diffusion in non-dilute Ni-X (X=Re,W,Ta) alloys
空位在合金中的移动性可以限制位错攀移。采用结合密度泛函理论和动力学Monte Carlo方法研究了Ni-Re、Ni-W和Ni-Ta二元合金中空位扩散的行为溶质浓度我们引入了一个相互作用模型，考虑到接近扩散原子的化学环境，以捕获溶质-宿主和溶质-溶质相互作用对扩散势垒的影响。与理想固溶体相反，不仅溶质原子的扩散势垒影响空位迁移率，而且主要是由于溶质原子的存在而引起的宿主扩散势垒的变化。这是由以下事实证明的：所观察到的空位减速作为溶质浓度的函数在Ni-W中比在Ni-Re中更大，即使Re是比W更慢的扩散体。因此，为了模拟复杂的非稀合金中的扩散，不可避免地要明确处理相互作用能。在镍基高温合金的背景下，可以得出两个结论，从我们的动力学蒙特卡罗模拟：观察到的空位迁移率的放缓是不足以成为所谓的Re效应的唯一原因;和假设空位迁移率，位错攀移，蠕变强度之间的直接相关性的实验观察到的W和Re在提高蠕变强度的类似效果可以得到证实。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
