Luminescence of alpha-quartz
在基质材料的发光中，综述了自陷激子的发光。这种发光，其频带位于2.6至2.7 eV，主要可以观察到电离辐射下的能量产额约0.2。STE不参与纯重组过程。主材料缺陷发光在5 eV出现在α-石英重照射后。它由中子辐照后的永久性缺陷和电子束辐照后的瞬态缺陷组成。在低于60 K的温度下可以很好地观察到这种发光。所有其他的发光都是不纯的。锗杂质在α石英中的发光被解释为锗附近的STE。铝和碱的络合物。其中之一是在6eV处的UV带，出现在低温下，并且只能在对（AlO4 Me）之间的隧穿复合过程中被激发，其中Me是捕获一个电子并且在铝四面体上保留一个空穴的碱金属离子。另一个带在3.4 eV的发光也是配合物（AlO4 Me）的发光，其行为类似于碱性铝硅酸盐玻璃的发光。第三个发光带在3 eV，可以观察到主要是在天然α-石英，明亮的温度低于200 K，被解释为STE在铝硅酸盐碎屑发光。碱金属离子与铜、银等贵金属离子的交换降低了铝碱配合物的原始发光，出现了贵金属离子的发光。铜的发光主带在3.4eV，银的发光主带在4.75eV，在500K以下都能观察到。它们的性质可以用离子内跃迁来描述。贵金属离子交换回碱金属离子更新了样品的初始发光。
2012-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Evolution and defect analysis of vertical graphene nanosheets
我们报道了利用微波电子回旋共振-等离子体增强化学气相沉积法在SiO2/Si和石英衬底上无催化剂直接合成垂直石墨烯纳米片（VGN）。系统地研究了VGN在不同生长阶段的演化过程。拉曼光谱分析表明，两种不同的无序引起的竞争机制，有助于缺陷带强度的生长时间的函数。在SiO2/Si衬底上生长的VGN主要由类空位缺陷和跳跃缺陷组成。另一方面，在石英衬底上生长的VGN主要包含边界类缺陷。XPS研究也证实了拉曼分析的缺陷密度和空位状缺陷的VGN上生长的SiO2/Si衬底。此外，生长的VGN在550 nm处表现出从95%至78%的高光学透射率，并且薄层电阻根据生长时间从30 kohms/平方至2.17 kohms/平方变化。
2014-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Non-blinking single-photon emitters in silica
用于单发射体光谱的样品通常通过在硅酸盐基玻璃（例如石英）的显微镜盖玻片上旋涂发射体的稀溶液来制备。在这里，我们表明，硼硅酸盐玻璃和石英含有内在缺陷的颜色中心，在532 nm激发时发出荧光。在显微镜图像中，缺陷发射与旋涂发射器无法区分。发射光谱的特征在于多个峰，最有可能是由于耦合到具有160-180 meV能量的二氧化硅振动。这些缺陷是单光子发射体，不闪烁，光致发光寿命为几纳秒。来自这种缺陷的光致发光以前可能被误解为起源于单量子点。
2015-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Magnetic fluctuation from oxygen deficiency centers on the SiO$_2$ surface
采用第一性原理计算研究了α-石英表面氧缺陷中心的磁稳定性，以了解它们对非晶硅衬底上超导量子比特（SQs）和超导量子干涉器件（SQUID）中磁通量噪声的贡献.衬底上的磁性缺陷可能是困扰这些系统的一些1/f噪声的原因。与三配位Si原子相关的悬挂键允许自旋向上和向下通道之间的电子密度转移，从而导致低能磁态。这种配位不足的Si缺陷在化学计量和缺氧的二氧化硅和石英中是常见的，并且是SQ和SQUID中磁通量波动的可能来源。
2014-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Direct Experimental Evidence for Differing Reactivity Alterations of Minerals following Irradiation: The Case of Calcite and Quartz
混凝土是一种通过混合水泥、水以及细骨料和粗骨料而形成的混合物，用于建造核电站（NPP），例如，以构造包围反应堆压力容器的反应堆腔混凝土等。在这样的环境中，混凝土可能暴露于辐射（例如，中子）从反应堆堆芯发出。直到最近，混凝土一直被认为相对不受辐射的影响。获得的直接证据Ar $^+$ -离子辐照方解石和石英表明，相反，这些矿物，构成混凝土中的骨料，可能会显着改变照射。具体地，虽然石英经历其原子结构的无序化，导致几乎完全缺乏周期性，即，与玻璃状二氧化硅类似，方解石仅经历无规旋转和其碳酸盐基团的扭曲。结果，经辐照的石英显示出约15%的密度降低，以及化学反应性的增加，通过其溶解速率描述，类似于玻璃状二氧化硅;即，增加了大约3个数量级。然而，方解石的溶解速率几乎没有变化-尽管其密度降低了约9%。这些差异与这些矿物中的键的性质有关，即，主要是离子或共价的，以及矿物的原子网络的刚性，其特征在于施加在网络中的原子上的拓扑约束的数量（n $_c$）。在核电站中的方解石/石英骨料形成的混凝土结构元件的耐久性的背景下的结果进行了讨论。
2015-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of defect energetics in HfO2 and SiO2
基于密度泛函理论，我们对单斜晶系氧化铪（m-HfO 2）和α-石英（SiO2）中的替位和空位缺陷进行了从头计算.研究了HfO_2和SiO_2中的中性氧空位和替位Si、Hf缺陷。我们的计算结果表明，对于一个大范围的Hf化学势，Si的替代缺陷是最有可能形成在HfO 2，导致在HfO 2/Si界面处的硅酸盐层的形成。我们还发现，它是更有利于在SiO2中形成氧空位比在HfO 2，这意味着缺氧HfO 2生长在SiO2的顶部将消耗从SiO2的氧。
2003-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Radiation damage and recovery of crystals:Frenkel vs. Schottky defect production
大多数辐射效应的研究都与在晶体体中产生辐射诱导的缺陷有关，这会导致观察到的材料性能下降。本章的主要目的是描述从辐射损伤中恢复的机制，这些机制在辐照过程中起作用，但通常被缺陷产生的并发过程所掩盖。因此，传统的速率理论进行了修改，考虑到辐射诱导的肖特基缺陷形成在扩展的缺陷，这往往对基于在晶体体中的弗伦克尔对生产的机制。该理论适用于描述技术和根本上的重要现象，如辐照蠕变，辐射诱导空退火和空有序。
2014-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Evidence of defect phase formation in solid Xe induced by synchrotron radiation
利用本征发光特征带强度随时间的变化关系，首次观察到了同步辐射诱导的固体样品中缺陷相的生长。
2006-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Radiation defects in BaF$_2$-Cd
用荧光光谱、吸收光谱和电子自旋共振谱研究了掺镉氟化钡单晶中的辐射缺陷。三种类型的镉$^+$中心不同的局部环境与点对称O $_h$，C $_3$ $_v$和C $_2$ $_v$已被确定，虽然在晶体中只有立方中心通常形成。我们认为，这些特征可能是由于晶体中杂质空间分布的差异造成的。
2013-08-21 cond-mat.mtrl-sci
New principles of radiation damage and recovery based on the radiation induced emission of Schottky defects
提出了肖特基缺陷辐射诱导发射的新概念，它与Frenkel对产生的方向相反，导致了辐射诱导恢复过程。从空隙表面的空位发射导致空隙的收缩，这类似于在高温下的热空隙收缩，但是当从汇的辐射诱导的空位发射变得与在体中产生的弗伦克尔缺陷的吸收相当时，预期在低和中温度以及高汇密度下操作。结果，空隙生长在低于阈值温度（或高于阈值通量）时变为负的，并且在阈值辐照剂量之后以取决于材料类型的水平饱和。这些效应在实验上已经观察了很长时间，但不能用传统的理论来解释。新概念的技术上重要的后果之一是辐照蠕变的机制，基于辐射和应力诱导的优先发射，这基本上是温度无关的，与众所周知的SIPA或弹性扩散机制相反，只有当复合可以忽略不计时，才能产生显著的辐照蠕变。不同类型的材料辐射诱导肖特基缺陷发射的效率不同，这被证明是它们对辐射的不同响应的主要原因之一。
2002-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Extreme ultraviolet radiation induced defects in single-layer graphene
我们研究了极紫外（EUV）辐射在单层石墨烯中诱导的缺陷。分别研究了在石墨烯中诱导缺陷的两种机制：光子诱导的石墨烯与背景残余气体之间的化学反应，以及由于光子和/或光电子诱导的键断裂而破坏sp2键的网络。拉曼光谱表明，D峰强度增长后，EUV照射与增加水的分压在曝光室。程序升温脱附（TPD）实验证明，EUV辐射导致石墨烯表面上的水解离。由水解离引起的石墨烯的氧化由光子和/或光电子诱导的水解离触发。我们的研究表明，EUV光子裂解sp2键，形成sp3键，导致石墨烯中的缺陷。
2014-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Impact of interfaces on the radiation response and underlying defect recovery mechanisms in nanostructured Cu-Fe-Ag
核裂变和核聚变技术的最新发展以及计划中的长距离太空任务都需要新材料来承受恶劣的辐射环境。辐射引起的硬化和脆化是一个问题，可能导致这些应用中部署的材料失效。这里的基本机制是由入射辐射粒子产生的晶格缺陷的调节和聚集。界面，如自由表面，相和晶界，是已知的捕获和湮灭缺陷，因此防止这些辐射诱导的缺陷形成集群。在这项工作中，不同结构的纳米复合材料的基础上Cu-Fe-Ag使用一种新的固态路线，结合严重的塑性形变与热处理和电化学处理。不同的界面类型和间距的影响，在这些材料的辐射效应进行了研究，使用纳米压痕。界面丰富的散装纳米复合材料显示出轻微的硬度下降照射后，而纳米多孔材料的性能基本保持不变。在这项工作中，试图解释这种不同的材料行为及其在界面处的恢复机制的联系，为耐辐射材料的概念铺平道路。
2020-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Radiation-induced mobility of small defect clusters in covalent materials
虽然缺陷团簇对半导体材料的电子和机械性能是有害的，但是由于高迁移势垒，这些团簇的湮灭受到它们缺乏热迁移率的限制。在这里，我们发现，在块状SiC（电子和核应用的重要共价材料）的小集群可以成为移动在室温下的电子辐射的影响下。到目前为止，直接观察到的辐射诱导的缺陷团簇在体材料中的扩散还没有得到证实。这一发现是通过低角度环形暗场（LAADF）扫描透射电子显微镜（STEM）结合非刚性配准技术来消除样品不稳定性，从而实现小迁移缺陷簇的原子分辨率成像。我们发现，这种非热扩散的基本机制是入射电子和团簇原子之间的弹道碰撞。我们的研究结果表明，在某些辐照条件下，缺陷团簇可能是移动的，改变目前的理解簇退火过程中辐照共价材料。
2016-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics study of the role of anisotropy in radiation-driven embrittlement
Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院基础技术研究所）
通过分子动力学模拟研究铁镍铬合金中晶格取向对断裂行为和机械各向异性的影响，揭示辐射诱导缺陷如何改变局部变形机制并增强机械各向异性。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Revealing hidden defects through stored energy measurements of radiation damage
随着对材料原子结构的充分了解，有可能预测任何感兴趣的宏观性质。在实践中，这受到所选择的表征技术的限制。例如，电子显微镜无法检测到辐照材料中最小和最多的缺陷。而不是空间表征，我们建议检测和量化缺陷，通过其过剩的能量。差示扫描量热法（DSC）的辐照钛测量缺陷密度5倍以上，使用透射电子显微镜（TEM）测定。我们的实验还揭示了两个能量不同的过程，其中建立的退火模型预测一个。分子动力学（MD）模拟发现的缺陷负责，并通知一个新的机制，为恢复辐射诱导的缺陷。退火实验和模拟的结合可以揭示隐藏在其他表征技术中的缺陷，并有可能揭示材料缺陷演变背后的新机制。
2022-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Nanoacoustic Defect Manipulation in Solids
在纳米级体积内，声波与离子固体中的辐射缺陷相互作用。离子晶体中的辐射诱导光吸收被室温超声处理的晶体显着消除。结果表明，这种效应可以用超声场中发生的缺陷迁移过程来解释。离子间的电荷交换，被称为声刺激的化学反应，进一步建议发生影响的缺陷迁移。这种对固体中的辐射缺陷进行冷退火的新方法可以被视为纳米声学缺陷操纵。
2004-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Multi-timescale microscopic theory for radiation degradation of electronic and optoelectronic devices
本文提出了一个多时间尺度的混合模型来研究电子器件的微观性能退化，该模型涵盖了辐射效应研究的三个独立阶段，包括超快位移级联、中间缺陷稳定化和团簇形成以及慢缺陷反应和迁移。在分子动力学计算中，采用了实原子间相互作用势，计算了前两个阶段（100 ns）以及由几百倍晶格常数的层组成的系统.这些准稳态的结果，为个别层输入到一个速率扩散理论作为初始条件，以计算在一个介观尺度的层状结构系统，包括平面偏置位错环和球形中性空隙，在一个更长的时间尺度上的点缺陷的稳态分布。借助于用于描述点缺陷的电子性质的密度泛函理论，在研究电子和光电子器件的退化时考虑了这些缺陷和团簇的所得空间分布，例如，载流子动量弛豫时间、缺陷介导的非辐射复合、电子的缺陷辅助隧穿以及缺陷或带电缺陷拉曼散射。这种理论研究预计将是至关重要的，在充分理解的物理机制，识别缺陷物种，性能退化的场效应晶体管，光电探测器，发光二极管和太阳能电池，并在有效的缓解方法的发展，在其微观结构设计阶段。
2014-09-15 cond-mat.mtrl-sci
The role of radiation-induced segregation in defect-phase formation in Ni-Ge and Ni-Si alloys
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；BARC, Mumbai, India（孟买 BARC）
该研究通过比较Ni-Si和Ni-Ge合金在不同辐照下的微观结构演变，揭示了辐射诱导分离对缺陷和相形成的影响，指出溶质拖拽机制的差异导致了不同的微观结构特征。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Fragmenting Diffusion Pathways Confers Extraordinary Radiation Resistance in Refractory Multicomponent Alloys
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Stony Brook University（石溪大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Los Alamos National Lab（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）
通过碎裂扩散路径，研究发现多组分合金能显著提高辐射抗性，为设计抗辐射材料提供了新思路。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid mean field and real space model for vacancy diffusion-mediated annealing of radiation defects
在聚变或先进的裂变反应堆中，高能中子会在结构部件材料中诱导形成扩展的缺陷团簇，从而随着时间的推移降低其性能。这种损伤可以通过热退火处理部分恢复。因此，对于聚变和先进裂变核能系统的设计和运行，估计和预测任意结构缺陷团簇的退火时间尺度是至关重要的。在我们以前的论文[I。Rovelli，S. L. Dudarev和A. P. Sutton，J. Mech.Phys.Solids 103，121（2017）]，我们扩展了Gu，Xiang等人[Y. Gu，Y. Xiang，S. S. Quek和D. J.Srolovitz，J.Mech.Phys.Solids 83，319（2015）]中的方法来计算弯曲位错的爬升，以包括空穴和空位簇的蒸发和生长，并考虑自由表面的影响。在这项工作中，我们进一步发展这个模型，包括辐射缺陷的影响，低于实验检测限，通过平均场的方法，再加上一个明确的治疗离散缺陷集群分布在真实空间中的演变。我们发现，随机分布的小缺陷屏幕扩散较大的离散集群之间的相互作用。耦合系统的演化自洽建模。我们还模拟了缺陷在无限横向延伸的薄膜的演变，使用Ewald求和屏蔽Yukawa型扩散传播。
2018-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Examining composition-dependent radiation response in AlGaN
本研究通过分子动力学模拟揭示AlGaN中辐射损伤的成分依赖性，发现25%Al含量时总损伤最小，为抗辐射合金设计提供策略。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning interatomic potential for radiation damage and defects in tungsten
我们介绍了一个机器学习的钨原子间势使用高斯近似势框架。我们特别专注于辐射诱导碰撞级联和它们产生的损害，包括一个现实的排斥潜力的短程多体级联动力学和良好的描述液相模拟相关的属性。此外，潜在的准确再现的表面性质和能量的空缺和自填隙集群，这一直是现有的潜力长期存在的不足。该潜力使钨辐射损伤的分子动力学模拟具有前所未有的准确性。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multi-scale modeling of the effects of temperature, radiation flux and sink strength on point-defect and solute redistribution in dilute Fe-based alloys
在这项工作中，我们调查的原子和点缺陷（PD）通量对微结构的结构缺陷之间的耦合造成的辐射诱导偏析（RIS）。这种通量耦合依赖于PD和原子的迁移机制，包括热扩散机制和强迫原子移位（FAR）发生在位移级联。我们推导出一个分析模型的PD和溶质RIS档案占PD生产和相互重组，FAR机制，和整体的下沉强度的微观结构控制消除PD的结构缺陷。从这个模型中，我们提出了一个参数调查的扩散和RIS性能在稀Fe- $B$（$B$ = P，Mn，Cr，Si，Ni和Cu）二元合金，在定量的温度/辐射通量/下沉强度地图的形式。在以前的作品中，我们区分三个动力学域的扩散和RIS属性：重组域，汇域，和热域。我们的分析方法和数值应用表明，PD和溶质原子的扩散和RIS行为在很大程度上不同，从一个动力学域到另一个。此外，在高辐射通量，低温，和大的汇强度，FARs往往会破坏溶质RIS的配置文件，因此减少RIS的总量，迫使溶质和主机原子的混合，特别是接近PD汇。最后，我们提供了定量的标准来模拟在反应堆RIS行为的离子辐照。
2020-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Imaging neutron radiation-induced defects in single-crystal chemical vapor deposition diamond at the atomic level
本文利用拉曼光谱和球差校正透射电镜等原子级表征手段，直接成像了单晶CVD金刚石在高通量快中子辐照下产生的点缺陷、哑铃形间隙缺陷及位错结构，揭示了缺陷聚集机制，为耐辐射金刚石材料开发提供了微观依据。
2025-03-12 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.ins-det
Early stages of radiation damage in graphite and carbon nanostructures: A first-principles molecular dynamics study
了解碳材料中的辐射诱导缺陷形成对于核技术和具有所需特性的纳米结构的制造至关重要。利用第一性原理分子动力学，对石墨辐射损伤的非平衡过程进行了系统的研究。我们的研究揭示了丰富多样的缺陷结构（空位，晶体，亲密的晶体-空位对，和面内拓扑缺陷）的形成能量为5- 15 eV。我们澄清其创建的机制，并找到意想不到的偏好特定的结构。分析了纳米结构可控缺陷辅助工程的可能性。特别是，我们得出结论，两个不同的低能量亲密Frenkel对缺陷的选择性创建可以通过使用90- 110 keV的电子束照射实现。
2007-03-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional visualization of lattice defects in $β$-Ga$_2$O$_3$ via synchrotron-radiation Borrmann-effect X-ray topo-tomography
利用同步辐射X射线拓扑断层成像在Borrmann效应条件下，实现了β-Ga₂O₃中位错的三维可视化，首次重建了位错三维结构，揭示了外延层与衬底中位错的分离及其对器件性能的影响。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Defect behavior and radiation tolerance of MAB phases (MoAlB and Fe2AlB2) with comparison to MAX phases
MAB相是一种新型的层状三元材料，已经显示出许多出色的性能。在这里，我们调查的两个MAB相，MoAlB和Fe2AlB2的缺陷演化和辐射耐受性，使用实验表征和第一性原理计算相结合。我们发现Fe2AlB2比MoAlB更能耐受辐射诱导的非晶化，在150 °C和300 °C下都是如此。结果可以通过以下事实来解释：Mo Frenkel对在MoAlB中不稳定，因此，预期经辐照的MoAlB具有显著浓度的MoAl反位，其即使在300 °C下也难以退火。我们发现，MAB相的辐射诱导非晶化的耐受性低于MAX相，但它是可比的SiC。然而，MAB相不显示在相同的辐照条件下在MAX相中观察到的辐射诱导开裂。这项研究表明，MAB相可能是一类有前途的材料，涉及辐射的应用。
2020-08-12 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Study of point- and cluster-defects in radiation-damaged silicon
辐射的非电离能量损失在硅中产生点缺陷和缺陷团，这导致传感器性能的显著下降。在这篇文章中，给出了在80~280 ° C等时退火条件下，几个$10^{14}$ cm $^{-2}$注量和3.5~27 MeV能量的电子辐照硅焊盘二极管的TSC（热激电流）缺陷谱结果。介绍了一种基于SRH（Shockley-Read-Hall）统计的方法，该方法假设团簇中缺陷的电离能取决于被占据的陷阱的分数。从TSC数据中提取了孤立点缺陷和完全占据的团簇的电离能差$ΔE_a$。对于VOi（vacancy-oxygen interstitial）缺陷，发现了$ΔE_a = 0$，证实了它是一个点缺陷，验证了点缺陷的方法。对于由深受主制成的团簇，在80 ° C退火后确定不同缺陷的$ΔE_a$值作为电子能量的函数，并且对于用15 MeV电子照射作为退火温度的函数。对于用3.5 MeV电子的辐照，发现值$ΔE_a = 0$，而对于6至27 MeV $ΔE_a > 0$的电子能量。这与电子形成团簇形成的预期阈值约为5 MeV一致。作为退火温度的函数确定的$ΔE_a$值表明，对于不同的缺陷，退火速率是不同的。一个朴素的扩散模型是用来估计的温度依赖性的集群中的缺陷的扩散。
2018-03-19 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Effects of applied strain on radiation damage generation in body-centered cubic iron
体心立方（BCC）铁的辐射损伤已被广泛研究的计算机模拟量化的影响，温度，撞击粒子的能量，和外来粒子的存在。然而，有限的调查已经进行了机械应力和应变的影响。在反应堆的环境中，结构材料往往是机械应变，并扩大了解这种应变如何影响缺陷的产生可能是重要的预测在这种条件下的微观结构演变和损伤积累。在这项研究中，我们进行了分子动力学模拟，其中各种类型的均匀应变施加到BCC Fe和缺陷产生的影响进行了检查。据发现，体积守恒的剪切应变产生的缺陷通过在BCC铁级联的稳定数量没有统计上显着的变化。然而，发现导致体积变化的应变对缺陷产生显著影响。
2014-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Impact of chemical short-range order on radiation damage in Fe-Ni-Cr alloys
本研究通过分子动力学模拟揭示化学短程有序（CSRO）对Fe-Ni-Cr合金缺陷特性和辐照行为的影响，发现高CSRO通过俘获效应降低缺陷扩散率并改变间隙原子团簇分布，强调在辐照微观结构演化研究中需纳入CSRO效应。
2023-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Computer Modeling of Radiationally and Thermally Stimulated Processes in a Crystal
采用元胞自动机的计算方法，模拟了立方介质晶体中辐射缺陷的形成和演化过程。如果假设缺陷浓度作为表征系统状态的参数，在辐照过程中达到某个临界值，则在这种情况下，系统中将存在导致自组织现象的集体效应，并表明形成单一类型的缺陷团簇。分形理论用于检测晶体中的协同效应，描述了晶体中缺陷结构的时空变化。
2011-05-01 cond-mat.mtrl-sci nlin.AO nlin.CG
Characterization of Crystal Properties and Defects in CdZnTe Radiation Detectors
针对CdZnTe晶体缺陷会降低探测器光谱分辨率的问题，本研究提出基于学习的方法表征其空间相关体特性与缺陷，在无噪声数据下平均RMSE达0.43%，并分析了噪声对模型精度的影响。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On the nature and charge state of the X-Defect, a radiation-induced Silicon defect with field-enhanced charge carrier emission
研究确定X缺陷为单正电荷硅双空位，通过TSC、DLTS和模拟验证其性质，揭示其在辐射诱导下的电荷状态及机制。
2025-11-27 cond-mat.mtrl-sci hep-ex physics.ins-det
Orientation-dependent surface radiation damage in $β$-Ga2O3 explored by multiscale atomic simulations
本研究采用多尺度原子模拟方法，探究不同温度下四种β-Ga₂O₃表面晶面辐射损伤的取向依赖机制，揭示了缺陷类型、分布规律及温度影响的评估依据，为相关器件辐射耐受性评估提供了原子层面的理论支撑。
2024-08-14 cond-mat.mtrl-sci
The Role of Grain Boundaries under Long-Time Radiation
晶界含量高的材料为抗辐射结构材料的发展提供了巨大的潜力。然而，一个正确的理解之间的连接辐射诱导晶界的微观结构行为和它的影响，在长的自然时间尺度仍然是失踪。在这封信中，点缺陷吸收在接口处的一个跳跃罗宾型条件在粗粒度的水平，其中界面微观结构的作用被有效地考虑到总结。然后提出了一个多晶骨料的抗沉强度与其粒径之间的简明关系式，并与实验结果进行了比较。在此基础上，提出了一个包含晶界和点缺陷耦合演化的粗晶模型，为研究辐照诱导的晶粒长时间形态演化奠定了基础。我们的模拟结果表明，在晶粒内的点缺陷源的存在进一步加速其收缩过程中，和辐射往往会触发孪晶界部分的扩展。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Solute-point defect interactions, coupled diffusion, and radiation induced segregation in fcc nickel
辐照诱导的溶质偏析（RIS）暴露于辐照的材料是一个众所周知的问题。它通过促进辐射引起的退化现象，如硬化和脆化，影响核反应堆堆芯部件的寿命。本文研究了面心立方Ni-X（X = Cr，Fe，Ti，Mn，Si，P）稀二元合金的RIS倾向。我们的目标是调查的驱动力和动力学机制背后的实验观察到的偏析。通过从头计算，点缺陷的稳定性和与溶质的相互作用，连同迁移能量和尝试频率确定。然后在平均场框架下计算了输运和扩散系数，以获得合金中溶质-缺陷动力学耦合的全貌。结果表明，所有考虑的溶质，除铬，更喜欢空位介导的热和辐射诱导的迁移过程中的扩散。Cr，另一方面，优先迁移的混合哑铃配置。P和Si在这里被示出为富集，并且Fe和Mn在材料的照射期间在汇处被耗尽。另一方面，Ti和Cr显示在较低温度下富集和在较高温度范围内贫化之间的交叉。在这项工作中的结果进行了比较与以前的研究体心立方（bcc）铁，并讨论了在奥氏体合金的RIS的上下文中。
2020-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Recombination of radiation defects in solid methane - neutron sources and cryo-volcanism on celestial bodies
固体甲烷在电离辐射下的物理化学性质近年来引起了人们极大的兴趣。本文介绍了固体甲烷辐射效应研究的新趋势。我们特别关注高能中子和电子束预辐照固体甲烷中的弛豫现象。我们比较了在10 K至100 K的温度范围内获得的实验结果与模型的基础上的假设，辐解缺陷重组发生在两个阶段，在两个不同的温度。在缓慢加热的固体甲烷样品的情况下，在10K下照射，复合的第一波发生在20K左右，另一个第二波发生在50和60K之间。我们还讨论了重组机制的打嗝现象中发现的J. Carpenter在20世纪80年代后期的作用。了解这些机制对于设计和操作用于先进中子源的固体甲烷慢化剂至关重要，也可能是天体上低温火山活动背后驱动力的一种可能解释。
2017-08-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Photochemical generation of E' centre from Si-H in amorphous SiO2 under pulsed ultraviolet laser radiation
用原位光吸收光谱研究了4.7eV脉冲激光辐照下Si-H基团光致断裂在非晶SiO_2中产生E'心的过程。从激光强度的缺陷产生率的依赖性是一致的双光子机制的Si-H断裂，而生长和饱和的缺陷的条件是由它们的并发退火由于与移动的氢从相同的前体产生的反应。提出了一个速率方程来模拟缺陷的动力学，并在实验数据上进行了测试。
2007-03-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Role of hydrogen on the generation and decay of point defects in amorphous silica exposed to UV laser radiation
本实验博士工作涉及紫外激光照射非晶二氧化硅（二氧化硅）引起的点缺陷的产生和转化过程。研究依赖于几种光谱技术用于探测紫外激光对材料的微观损伤。然而，最具创新性的方法是原位测量与激光诱导点缺陷相关的吸收信号。这种技术产生新的信息的动力学缺陷的过程中，无法访问以前的作品仅基于静态测量的激光引起的损伤。结果表明，SiO_2在4.7eV激光辐照下的主要损伤机制是Si-H键的光解产生E ′中心（硅悬空键缺陷）。这一过程是通过激光的双光子吸收发生的，产生的E'心在很宽的温度范围内是不稳定的：事实上，Si-H的断裂产生了氢原子H和E'，因此，H原子二聚成H_2，H_2在玻璃中扩散，并与E'心反应，引起E'心的衰变。通过考虑激光诱导Si-H断裂和E'与H_2的同时反应之间的竞争，定量地模拟了激光诱导E'心的产生和衰减动力学。后者的反应进行了详细研究，在几个温度下：它的一些功能被发现受到无序的玻璃基质;此外，它的动力学被发现是激活限制，而不是扩散限制，相反，通常发现的扩散物种与点缺陷的反应。
2007-03-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Amorphous intergranular films act as ultra-efficient point defect sinks during collision cascades
采用原子模拟方法研究了界面结构对残余辐射损伤的影响。具体而言，有序的晶界相比，无序的非晶间膜，研究界面厚度和自由体积如何影响点缺陷复合。模拟了由中子轰击引起的碰撞级联，分析了剩余点缺陷布居随边界类型和初始撞击原子能量的变化。虽然有序的晶界容易吸收杂质，但这些界面是无效的空位汇。或者，非晶晶间膜作为超高效，无偏缺陷汇，提供了一个路径的辐射耐受材料的创建。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanism for Radiation Damage Resistance in Yttrium Oxide Dispersion Strengthened Steels
基于氧化钇的ODS钢由于其观察到的抗辐射性能而被建议作为潜在的聚变反应堆壁材料。据推测，这种耐辐射性可能与粒子与空位、自填隙原子（SIAs）和其他辐射损伤碎片的相互作用有关。密度泛函理论已被用于在原子尺度上研究这一点。四个不同的界面，一些基于HRTEM观察，铁和氧化钇之间进行了研究。结果表明，Y $_2$ O $_3$ -Fe界面作为一个强大的陷阱与长程吸引的间隙和空位缺陷，允许重组而不改变界面结构。在不改变微观结构的情况下催化消除缺陷解释了ODS钢在辐射蠕变和溶胀方面的改进行为。
2013-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of radiation damage in silicon charge-coupled devices used for dark matter searches
晶体探测器中的核反冲会产生晶体缺陷形式的辐射损伤，这些缺陷可以在科学级CCD中测量，因为器件中温度升高会刺激泄漏电流的局部热点。在这一过程中，我们使用中子源产生DAMIC-M CCD中的缺陷，并使用在不同温度下漏电流的增加，我们演示了一个程序，用于识别晶体缺陷的DAMIC-M实验的CCD。这是第一次对核反冲产生的单个缺陷进行研究。该技术可用于区分某些能量范围内的核反冲和电子反冲，这将提高CCD探测器寻找弱相互作用暗物质的能力。
2022-11-07 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Swelling Mechanism of Lattice with the Ingrowth of the Defects in UO2
辐照引起的二氧化铀膨胀和缺陷的向内生长还没有完全弄清楚。实验和理论团体试图用各种复杂的理论来解释这一现象。在本研究中，分子动力学模拟方法很好地再现了实验的晶格膨胀和晶格的过饱和。从与实验数据的相似性可以看出，在裂变诱导晶格中只产生了氧的Frenkel对，而α粒子辐射既产生了氧缺陷，又产生了相当数量的铀缺陷。此外，在这项工作中，缺陷被分为两个子群的障碍和扭曲，它表明，障碍型弗伦克尔对只负责裂变和α粒子辐射的晶格膨胀。相对晶格膨胀率与残存铀缺陷的阻碍类型呈线性关系。此外，在高浓度下，一些阻塞型铀弗伦克尔对在其八面体笼中与氧形成双重或三重结构，这增加了线性依赖性的斜率。
2014-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Design Kinetic Parameters for Improved Resilience of Materials under Irradiation
本研究针对高熵合金成分设计空间庞大的问题，提出基于缺陷特性、以促进间隙原子-空位复合为核心的抗辐照高熵合金设计准则，通过速率理论计算与分子动力学模拟验证，并得到实验支撑，可减少材料筛选的实验工作量。
2024-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Efficient atomistic simulations of radiation damage in W and W-Mo using machine-learning potentials
本文验证了表格化GAP（tabGAP）机器学习势在模拟W和W-Mo合金初级辐射损伤中的效率与准确性，发现其比GAP快两个数量级且结果相当，并揭示了W-Mo合金具有更高效的缺陷重组行为。
2023-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electronic effects on the radiation damage in high-entropy alloys
高熵合金（HEAs）由于其复杂的局部化学环境和缓慢的缺陷迁移而成为抗辐射材料的特殊候选者。尽管通常被忽视，电子效应在辐射环境中的缺陷演变也发挥了至关重要的作用，通过耗散多余的能量，通过电子-声子耦合和电子热传导级联事件。我们提出了一个系统的研究在随机固溶体（RSS）中的四个和五个主要元素HEAs的电子性质和它们的缺陷形成，集群和重组的影响。电子性质，包括电子-声子耦合因子，电子比热，和电子热导率，计算内的第一性原理计算。利用双温分子动力学模拟，我们发现电子-声子耦合因子和电子比热在Frenkel对的形成中起关键作用。具体地，电子-声子耦合因子在初级撞击原子事件期间经由等离子体激元激发快速耗散动能，并且随后经由自由电子传导耗散。我们表明，这些影响是更关键的比原子失配产生的弹性畸变效应。巨大的兴趣，我们表明，包括较轻的元素有助于增加电子-声子耦合因子，这表明有可能通过最佳组合物来提高HEA的耐辐射性。
2022-11-26 cond-mat.mtrl-sci
UV-Photoinduced Defects In Ge-Doped Optical Fibers
研究了连续紫外激光辐照对掺锗载氢单模光纤的影响。本文提出了一种新的方法来测量样品在辐照下的光吸收，并研究其与激光能量密度的关系。电子自旋共振（ESR）技术的结合使用允许几个辐射诱导的点缺陷的结构鉴定，其中Ge（1）（GeO 4-）被发现是负责在调查的光谱区域诱导OA。
2005-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Study of Radiation-Induced Ductile-to-Brittle Transition in Austenitic Steel
本文通过分子动力学模拟研究辐照Fe-Ni-Cr合金的韧脆转变，揭示空洞促进裂纹扩展而位错环阻碍并偏转裂纹的机制，并将断裂能分解方法推广至辐照材料以量化表面能与塑性功的贡献。
2025-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-energy radiation damage in zirconia: modeling results
氧化锆被认为是一种对辐射损伤的非晶化具有特殊抗性的材料，因此被提议作为一种候选材料来处理核废料并用作惰性核燃料基质。在这里，我们进行分子动力学模拟的辐射损伤的氧化锆在0.1-0.5兆电子伏的能量范围内的电子能量损失的充分考虑。我们发现，非晶性的缺乏与大量的点缺陷和它们的集群共存。重要的是，这些在很大程度上是相互隔离的，因此代表了一种稀释损伤，不会导致长程结构相干性和非晶化的损失。我们详细记录了这些缺陷的性质，包括它们的尺寸，分布和形态，并讨论了在强辐射环境中使用氧化锆的实际意义。
2014-02-12 cond-mat.mtrl-sci
EUV induced defects on few-layer graphene
我们使用拉曼光谱显示，将少层石墨烯暴露于极紫外线（EUV，13.5 nm）辐射，即相对低的光子能量，导致缺陷密度增加。此外，由于EUV诱导的氢等离子体引起的反应，暴露于H2背景中的EUV辐射增加了石墨烯剂量灵敏度。X射线光电子能谱学（XPS）结果表明，随着辐照剂量的增加，薄膜中sp2键合碳的含量减少，sp3键合碳和氧化物的含量增加。我们的实验结果证实，即使在还原环境中，氧化仍然是诱发缺陷的主要来源之一。
2013-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Graphene structure modification under tritium exposure: 3H chemisorption dominates over defect formation by \b{eta}-radiation
研究发现，石墨烯在氚暴露下主要由3H化学吸附引起结构变化，而非电子辐照，且低浓度氚即可引发显著缺陷，影响氢同位素渗透性。
2025-06-25 cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Comparing theoretical predictions of radiation-free velocities of edge dislocations to molecular dynamics simulations
本文通过理论预测与分子动力学模拟对比Cu和Ag两种FCC金属，论证了无辐射速度在金属位错动力学中不起重要作用。
2023-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Radiation resistance in simulated metallic core-shell nanoparticles
采用分子动力学（MD）方法模拟了纯Fe纳米粒子（NP）和掺杂FeCu核壳纳米粒子（CSNP）的辐射损伤。CSNP包括包覆有面心立方（fcc）Cu壳的完美体心立方（bcc）Fe核。与Fe初级撞击原子（PKA）与1和7 keV之间的能量的照射导致点缺陷，没有超过双空位和非常少的稍大的空位团簇的集群，并且没有填隙团簇，不像在相同的PKA能量的散装发生。Fe-Cu界面和壳可以充当缺陷汇，吸收辐射引起的损伤，因此，Fe核中的最终缺陷数显著低于Fe NP中的缺陷数。此外，铜壳层大大减少了溅射的铁原子的数量，作为反冲喷射的障碍。在结构上，Cu壳通过在壳宽度上产生和破坏堆垛层错来响应由碰撞级联产生的应力，这也可以容纳进一步的辐照缺陷。BCA低估了溅射产率（Y），这也是预期的，因为模拟是针对垂直入射的薄膜。我们还比较MD缺陷生产批量预测的分析无热膨胀校正位移每原子（arc-dpa）模型。在Fe核心的空位的数量仅略低于arc-dpa的预测，但在5千电子伏的数量减少了约一个数量级的空位相比。根据在我们的模拟中发现的FeCu CSNP的抗辐射性，这类纳米材料可能适合于开发新的抗辐射涂层、纳米结构组件和用于极端环境的屏蔽，例如，在核能和天体物理应用中。
2022-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Primary Defect Production in Doped Iron Grain Boundaries during Low Energy Collision Cascades
本研究通过分子动力学模拟揭示晶界特性及掺杂元素对铁中低能碰撞级联缺陷产生的影响，提出晶界工程可提升材料抗辐照性能。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
