First-principles calculations that clarify energetics and reactions of oxygen adsorption and carbon desorption on 4H-SiC ($11\bar20$) surface
我们报告的静态和动态的第一性原理计算，提供原子的图片的氧化过程发生在（$11\bar20$）表面的4 H-SiC的初始阶段。我们的研究结果揭示了氧的吸附和碳原子的解吸的反应途径和它们相关的自由能势垒。我们发现氧吸附表现出结构的多重稳定性，并且表面桥位点是随后氧化的最稳定和关键位点。我们发现，一个接近O $_2$分子吸附，然后解离，最后迁移到这些表面桥网站的自由能垒为0.7 eV的（$11\bar20$）表面。我们还发现，一个CO分子从亚稳氧化结构解吸后，克服的自由能势垒为2.4 $\sim$ 2.6 eV，从而构成的湮灭过程中的C在氧化过程中的一个。比较了CO分子在（$11\bar20$）和（$000\bar1$）表面上的脱附结果。在（$000\bar1$）表面上发现了表面悬挂键的催化作用，导致CO脱附能的急剧降低，并且该作用的微观图像归因于从Si到C悬挂键的电子转移。本征（$11\bar20$）表面不显示这种催化效应，这是因为表面由等量的Si和C悬挂键组成，并且电子转移发生在脱附之前。
2016-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Effects of point defects on oxidation of 3C-SiC
采用分子动力学模拟研究了退火诱导的点缺陷对SiC氧化的影响。PD通常增加晶粒的氧化速率。特别是，由Si反位和空位引起的加速度相当，其次是Si反位，这是高于由C反位和C反位。然而，在晶界（GB）区域，缺陷对氧化的贡献更为复杂，与C antisites减速氧化。其根本原因是沿氧扩散路径形成富C区，与沿没有缺陷的GB的氧化相比，富C区阻挡了O进入Si，从而降低了氧化速率。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Local texture of three-stage CVD SiC fibre by precession electron diffraction (PED) and XRD
本研究采用XRD和TEM下的PED方法表征三阶段CVD SiC纤维的局部织构，明确各沉积阶段的晶粒取向、尺寸演化规律，证实轴向[110]择优取向利于提升纤维轴向拉伸强度。
2025-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Strain Evolution and Grain Boundary-Mediated Defect Sink Behavior in Irradiated SiC: Insights from N-PED and DFT
本文利用 N-PED 和 DFT 揭示辐照 SiC 中晶界作为缺陷汇引发应变放大与贫泡区应变释放的机制，为晶界工程提升耐辐射性能提供依据。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Cs diffusion in SiC high-energy grain boundaries
铯（Cs）是一种放射性裂变产物，其释放是三结构各向同性（TRISO）燃料颗粒的关注点。本文采用从头算动力学蒙特卡罗（kMC）模型研究了Cs在立方SiC高能晶界（HEGB）中的扩散。HEGB环境被建模为非晶SiC（a-SiC），并且使用密度泛函理论（DFT）计算Cs缺陷能。从缺陷能的角度分析，Cs在非晶SiC中的最快扩散机制为Cs间隙原子。Cs间隙的扩散使用kMC，基于从DFT采样的位置和过渡态能量。在1200-1600°C范围内，Cs的HEGB扩散表现出Arkanius型扩散。与其他研究结果的比较表明，不仅GB扩散占主导地位的体扩散，而且HEGB是最快的晶界路径Cs扩散。HEGB中的扩散系数显然比堆内和堆外样品中报告的扩散系数低几个数量级，这表明其他贡献是负责任的，例如辐射增强扩散。
2017-09-11 cond-mat.mtrl-sci nucl-th
Impact of the NO annealing duration on the SiO2/4H-SiC interface properties in lateral MOSFETs: the energetic profile of the near-interface-oxide traps
本文通过TCAD能带仿真和横向MOSFET强反型电学测试，研究NO退火时间对SiO2/4H-SiC近界面氧化物陷阱能量分布及电荷俘获的影响。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Superconductivity, critical current density, and flux pinning in MgB_{2-x}(SiC)_{x/2} superconductor after SiC nanoparticle doping
研究了SiC纳米颗粒掺杂对MgB_2超导体的晶格结构、临界温度T_c、临界电流密度J_c和磁通钉扎的影响。采用原位反应法制备了一系列MgB_{2-x}（SiC）_{x/2}（x = 0 ~ 1.0）样品。由于Si和C共掺杂的反平衡效应，随着SiC掺杂量的增加，晶格收缩和T_c的降低都很小。高水平的Si和C共掺杂允许在晶粒内产生晶粒内缺陷和高度分散的纳米夹杂物，这些纳米夹杂物可以作为涡旋的有效钉扎中心，改善J_c行为作为施加磁场的函数。钉扎的增强主要归因于晶粒内的替代诱导缺陷和局部结构起伏。提出了一种钉扎机制来解释MgB_{2-x}（SiC）_{x/2}超导体中不同缺陷的不同贡献。
2002-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Ag diffusion in SiC high-energy grain boundaries: kinetic Monte Carlo study with first-principle calculations
采用从头算动力学蒙特卡罗（kMC）模型研究了银杂质在立方（3C）碳化硅（SiC）高能晶界（HEGBs）中的扩散.这项研究评估的假设，即HEGB扩散是负责银释放的三结构各向同性燃料颗粒，并提供了一个具体的例子，以增加对杂质扩散的理解在高度无序的晶界。HEGB环境由非晶SiC建模。用密度泛函理论计算了Ag缺陷的结构和稳定性。缺陷能量学表明，最快的扩散发生在a-SiC通过间隙机制。银化合物的形成能和它们之间的动力学分解活化能与高斯分布很好地近似，然后在kMC中采样。采用kMC有效介质模型模拟了Ag的扩散过程。在1200- 1600 ℃，Ag在HEGB中的扩散为Arrhenius型，扩散前因子和有效激活能分别为（2.73 ± 1.09）× 10 ~（-10）m ~ 2s ~（-1）和2.79 ± 0.18eV。HEGB结果与其他理论研究的比较表明，不仅GB扩散是占主导地位的体扩散，但也HEGB是最快的晶界路径的Ag在SiC中的扩散。在HEGB中的Ag扩散系数显示出良好的协议与离子注入测量，但2-3个数量级低于从积分释放测量中提取的扩散系数。GB扩散和积分释放测量之间的差异表明，其他的贡献是负责在一些实验中的Ag的快速释放，我们建议，这些贡献可能会产生辐射增强扩散。
2016-07-14 cond-mat.mtrl-sci nucl-th
Quantifying the Energetics and Length Scales of Carbon Segregation to Fe Symmetric Tilt Grain Boundaries Using Atomistic Simulations
杂质向晶界的偏聚对多晶材料的稳定性和宏观行为都起着重要的作用。在这项工作中的研究目标是更好地表征与溶质和杂质偏析到晶界的过程中所涉及的能量和长度尺度。利用分子动力学模拟计算了Fe中125个对称倾斜晶界数据库中碳在多个晶界位置的偏聚能。模拟结果表明，晶界附近大部分原子位的偏聚能低于体相中的原子位。此外，取决于边界，偏聚能量接近体值大约5-12毫米远离晶界的中心，提供了一个能量的长度尺度的碳偏析。该数据集的后续数据简化和统计表示提供了关键信息，例如关于碳原子的平均偏析能量和相关能量分布作为与晶界的距离的函数，其定量地告知具有捕获Fe中杂质的偏析行为所需的能量和长度尺度的更高尺度模型。这项研究的意义是一种方法的发展，能够确定偏析能量在很宽的范围内的晶界特性（典型的多晶材料中观察到的），在此已被应用到碳偏析在一个特定类别的晶界铁。
2013-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Combined volumetric, energetic and microstructural defect analysis of ECAP-processed nickel
采用差示扫描量热法（DSC）和差示扫描量热法（DSC）研究了不同温度下等径角挤压（ECAP）超细晶镍的缺陷退火过程。可以检测不同的缺陷类型和过程，例如空位、位错、晶界和晶界弛豫。它们可以由于其独特的动力学而被区分，如在线性加热期间释放过量体积和过量热量所揭示的。结合微观结构的详细表征对数据进行量化。导出了ECAP处理镍中空位浓度、位错密度、晶界膨胀和晶界膨胀过量的数值。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci
What can the activation energy tell about the energetics at grain boundaries in polycrystalline organic films?
该研究结合实验与动力学蒙特卡洛模拟发现，活化能随晶界数量增加而升高，但无法反映晶界处的微观能量景观，仅能作为薄膜的一般质量指标。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Energetics of vacancy segregation to symmetric tilt grain boundaries in HCP materials
分子静态模拟HCP金属中的190个对称倾斜晶界被用来理解空位偏析的能量学，这对于在恶劣环境中设计稳定的界面是重要的。模拟结果表明，晶界的局部排列和由此产生的结构单元对空位结合能的大小有显著的影响，并且每个晶界内的位置-位置变化是很大的。比较不同c/a比材料中每个位置的空位结合能表明，结合能随着c/a比的增加而显著增加。例如，在[1-210]倾斜轴中，c/a=1.5811的Ti和Zr具有比c/a=1.6299的Mg低的空位结合能。此外，当将所有三种元素中所有190个晶界的晶界能与相同晶界的空位结合能作图时，显示出高度负相关（r = -0.7144），其线性拟合比例常数为-25 ang^2。这对于极端环境损伤产生晶格缺陷并且晶界充当空位和间隙原子的汇的应用是重要的。
2013-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects and carbon clusters in 4H-SiC: A hybrid functional study
我们报告的第一性原理计算，澄清的形成能量和电荷跃迁水平的原生点缺陷和碳团簇在4 H多型碳化硅（4 H-SiC）在富碳条件下。我们采用了一种混合功能，再现SiC的实验带隙以及提供可靠的缺陷特性。对于点缺陷，我们调查了单空位，反位，和相关网站上的Si和C的晶体。对于碳团簇，我们系统地将两个额外的C原子引入到完美的4 H-SiC晶格中，去除Si原子和不去除Si原子，并进行结构优化以确定稳定的缺陷构型。我们发现，中性Si反位是积极有利的Si点缺陷在很宽的范围内的费米能级位置周围的本征制度，而带负电荷的Si空位和带正电荷的Si间隙的网站上包围的三个Si和三个C原子成为有利的n型和p型条件下，分别。对于C点缺陷，中性C反位是有利的本征和n型条件下，而带正电的C空位成为有利的p型条件下。我们还发现，一个二碳反位是更有利的比一个C-分裂间隙，这是最稳定的形式的单碳化合物。
2019-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Effects of thermal, elastic, and surface properties on the stability of SiC polytypes
SiC多型体已经研究了几十年，无论是实验还是原子模拟，但在决定其稳定性和生长的因素上尚未达成共识。建议的控制因素是温度依赖的差异，在体能量，双轴应变诱导通过点缺陷，和表面性能。本文采用密度泛函理论研究了3C、2 H、4 H和6 H多型体的热力学稳定性。多型体之间的体积能量的微小差异可能导致其能量排序的复杂变化，这取决于计算方法。因此，我们采用和比较各种DFT代码：VASP，CP 2K和FHI目标;交换相关泛函：LDA，PBE，PBESol，PW 91，HSE 06，SCAN和RTPSS;和九种不同的范德华（vdW）校正。在$T=0$ ~K，4 H-SiC比3C-SiC稍微更稳定，并且通过包括来自晶格振动的熵效应，稳定性进一步随温度增加。无论是最先进的vdW校正，也没有应变的晶格上的相对多型稳定性有显着的影响。我们进一步研究的（0001）多型表面，通常暴露在外延生长过程中的能量。对于Si终止的表面，我们发现3C-SiC是显着更稳定的比4 H-SiC。我们得出结论，表面能的差异可能是3C-成核的驱动力，而在体热力学稳定性的差异略有有利于4 H和6 H多型体。为了正确描述晶体生长过程中的多型体稳定性，因此至关重要的是要考虑到这两种影响。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Energetics of the nucleation and glide of disconnection modes in symmetric tilt grain boundaries
本研究开发了一种结合双晶体学与NEB方法的系统方法，用于计算对称倾转晶界中位错模式的形核与滑移能垒，并成功预测了Cu中[001]晶界的剪切耦合因子。
2025-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Binding Energetics of Substitutional and Interstitial Helium and Di-Helium Defects with Grain Boundary Structure in alpha-Fe
探讨了体心立方α-Fe中He原子与晶界相互作用的形成/结合能和长度尺度。使用了十种不同的低西格玛晶界<100>和<110>对称倾斜晶界系统。在这项工作中，然后，我们计算了1-2 He原子的形成/结合能的替代和间隙的网站（HeV，He 2 V，HeInt，He 2 Int）在所有潜在的晶界网站在15埃的边界（52826模拟总数）。目前的结果为所研究的结构提供了有关1-2个He原子与晶界的相互作用能和长度尺度的详细信息。从目前的研究中出现了一些有趣的新发现。例如，我们发现，体心立方Fe中的Sigma 3（112）孪晶边界具有比其他边界小得多的结合能，这对应于在长时间动力学模拟中间隙He缺陷在纳秒量级的模拟中脱离边界的能力，与其他边界相反。此外，我们发现计算的取代He的形成/结合能（即，单空位中的He）与相同原子位置的间隙He、替代He 2和间隙He 2能量具有良好的相关性（R>0.9）。这种相关性断言，每个站点周围的局部环境强烈影响的He缺陷的能量和高精度的量子力学计算的低阶缺陷可能是一个足够的预测高阶缺陷。目前的工作表明，结合能和形成能的He缺陷是重要的理解物理的He扩散和捕获的晶界，这可能是重要的建模他在多晶钢的相互作用。
2013-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Density functional theory study of quasi-free-standing graphene layer on 4H-SiC(0001) surface decoupled by hydrogen atoms
外延生长在SiC（0001）表面的石墨烯在实验和理论上都得到了广泛的研究。发现在这种结构中的第一外延石墨烯层是缓冲层，即在与其相关联的能带结构中不存在特征狄拉克锥。Riedl等人（Phys.Rev.Lett. 103，246804（2009））最近在他们的实验工作中观察到，SiC-石墨烯样品的氢嵌入可以恢复自立式石墨烯典型的电子性质。采用从头计算方法对石墨烯层脱耦过程中的氢渗透路径和氢原子的能量稳定位置进行了模拟。从所获得的结果可以得出，由于嵌入，石墨烯层移动离开以实现与SiC表面的约3.9 A的距离。电子能带结构，计算这种准独立的石墨烯，表现出Dirac-cone行为，这是在协议与ARPES测量。
2010-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the configurational force associated with blocked slip bands at grain boundaries in α-Ti
National Physical Laboratory（英国国家物理实验室）；University of Oxford（牛津大学）
研究通过配置力框架量化被阻 slip 带的局部能量驱动力，揭示晶界几何结构对邻近晶粒变形方向的影响，提供评估被阻 slip 严重程度的物理基础。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Energy ordering of grain boundaries in Cr2O3: Insights from theory
晶界，GBs，的Cr2 O3是已知的，在氧化物中的离子的扩散，这是一个重要的现象，不锈钢的腐蚀中起着重要的作用。不锈钢中氧化层的生长程度取决于Cr2 O3中的界面。因此，我们已经构建了四个不同的晶界平面（菱面体，基底，棱柱和金字塔）和它们的各种相关的界面对称性在文献中已知的Al 2 O3。它们的结构，电子和能量性质的理论研究与周期性计算使用DFT+U方法。我们发现，棱柱形的螺旋GB与Cr-O平面界面是大力优先GB与菱形GB与螺旋对称和Cr空位终止是第二大力优先GB。棱柱形GB界面处的面内Cr原子数的增加增强了稳定性，这在电子态密度中也是明显的。
2013-07-02 cond-mat.mtrl-sci
The Sigma 13 (10-14) twin in alpha-Al2O3: A model for a general grain boundary
采用基于局域密度泛函理论和混合基赝势方法的第一性原理计算，研究了α-Al 2 O 3中Sigma 13（10-14）[1-210]对称倾斜晶界的原子结构和能量.三种配置，稳定相对于晶间解理，被确定为：一个铝终止滑移镜孪晶界，和两个O-终止孪晶界，滑移镜和两个倍螺旋旋转对称性，分别。它们的相对能量作为轴向晶粒分离的函数进行了描述，并分析了局部电子结构和键合。Al-终止的变体被预测为最稳定的一个，证实了以前的经验计算，但与高分辨率透射电子显微镜观察高纯度扩散键合双晶，这导致在O-终止的结构。这种差异的解释提出，基于不同的相对能量的内部接口相对于自由表面。
2002-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Energetic contributions to deformation twinning in magnesium
本文通过分子动力学模拟和微观力学模型，研究了镁中形变孪晶核化的能量演化，发现晶界能量降低及层错边界缺陷结构的能量贡献是预测孪晶核化位置的关键考量因素。
2023-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Chemomechanical Origin of Hydrogen Trapping at Grain Boundaries in FCC Metals
金属的氢脆现象被广泛观察到，但其原子起源仍然知之甚少，争论颇多。通过多面体镶嵌和第一性原理计算，结合一个独特的识别间隙网站，我们研究了氢吸附在晶界上的各种面心立方金属镍，铜，γ-铁和钯。我们发现了间隙氢在晶界吸附能的变化的化学力学起源。建立了一个通用的化学力学公式，以提供准确的评估氢捕获和偏析的能量在晶界，它也提供了直接的解释某些实验观察。目前的研究加深了我们的晶界在氢脆中的作用机理的理解，并承诺一个可行的路径预测微观结构工程对氢脆的结构金属。
2015-12-02 cond-mat.mtrl-sci
A First Principles Study of Zirconium Grain Boundaries
我们提出的结果第一性原理计算选定的结构和热力学性质的一组晶界（GB）在锆，跨越一系列的取向差角和边界平面。我们进行了平面波密度泛函理论计算的低西格玛晶界-五个对称倾斜的GB（STGB）和三个扭曲的GB;所有的取向差轴约[0001]和优化的微观配置-以深入了解相关的原子结构。从研究界面能量，我们发现，更高的GB过剩体积往往与更高的GB能量。此外，我们研究了如何在GB的晶面间距，每个原子的体积，和当地的原子协调偏离大量的等效量。我们还根据每个原子的体积阈值定义了晶界宽度，使我们能够通过它们的相对厚度对GB进行排名。我们发现扭曲GBs表现出类似的能量和结构特性，而STGBs表现出更多的变化。我们的全面分析表明，GB空间的所有五个维度在确定诸如理想分离的工作和原子因GB的存在而受到扰动的长度尺度等属性方面是至关重要的。因此，我们的结果可以用于进一步的调查，我们已经发布了我们的数据到一个公共存储库（Zenodo）。这些数据包括优化的和初始的结构，除了计算的界面能量和结构特性。
2020-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Spall strength of symmetric tilt grain boundaries in 6H silicon carbide
本研究针对晶界特征对层裂强度影响不明的问题，通过大规模分子动力学模拟6H-SiC双晶的对称倾斜晶界，发现其层裂强度等受过剩自由体积等微观结构影响，小角度晶界层裂强度更高，并提取了可用于连续介质模拟的内聚模型。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Formation of grains and dislocation structure of geometrically necessary boundaries
本文提出了一个连续位错模型，它描述了晶界具有非零厚度的晶粒的形成。对于在简单剪切中变形的单晶，具有包含位错的薄层作为几何上必要的边界的晶粒的层状结构在能量上是优选的。这种类型的晶界的厚度和能量计算作为函数的取向差角。
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Metallic nanolines ruled by grain boundaries in graphene: an ab initio study
我们已经进行了从头算研究的能量稳定性，和电子性质的过渡金属（TM = Mn，Fe，Co和Ru）吸附在石墨烯上的存在下的晶界（GB）。我们的研究结果揭示了一个充满活力的偏好TM躺在沿GB网站（TM/GB）。这种能量偏好已经通过增加TM吸附原子的浓度而得到加强;产生由GB统治的石墨烯上的TM纳米线。Fe吸附原子的进一步扩散势垒计算支持这些TM纳米线的形成。我们发现，平行于GBs的能量势垒略低于无缺陷石墨烯的能量势垒，而垂直于GBs的Fe吸附原子面临更高的能量势垒。Fe和Co（Mn）纳米线是铁磁性的（亚铁磁性的），相比之下，Ru纳米线的磁性状态对Ru/GB吸附几何结构敏感。这些TM纳米线的电子性质，其特征在于通过广泛的电子能带结构计算。金属纳米线的形成是由TM和石墨烯（$π$）轨道之间沿GB位点的强杂化介导的。由于TM纳米线的净磁化，我们的能带结构结果表明，一些TM/GB系统的各向异性（自旋极化）的电子电流。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Multi-Fidelity Predictive Model for Shock Response of Energetic Materials Using Conditional U-Net
Purdue University（普渡大学）；U.S. Army Combat Capabilities Development Command (DEVCOM) Army Research Laboratory（美国陆军作战能力发展司令部（DEVCOM）陆军研究实验室）
本文提出基于条件U-Net的多保真预测模型，用于预测高能材料在冲击下的温度场，扩展了传统方法的局限性，促进原子级与粗粒度模拟的结合。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Loops in Graphene
拓扑缺陷可以以意想不到的方式影响石墨烯的物理性质。利用它们的影响可以导致对材料强度和电性能的增强控制。在这里，我们提出了一类新的拓扑缺陷的石墨烯组成的一个旋转序列的位错，关闭自己，形成晶界环，要么保存在六方晶格中的原子数量或容纳空位/间隙重建，同时没有留下不满意的债券。在扫描隧道显微镜（STM）研究SiC（0001）上生长的外延石墨烯时，观察到一个晶界环作为“花”图案。我们发现，花缺陷具有最低的能量每位错核心的任何已知的拓扑缺陷在石墨烯，通过移动位错的聚结提供了一个自然的解释其增长。
2011-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Transport critical current density in Fe-sheathed nano-SiC doped MgB2 wires
采用粉末管法和原位反应法制备了纳米SiC掺杂MgB2/Fe丝材。由于Si和C共掺杂的平衡效应，随着SiC掺杂水平的增加，Tc的降低仍然相当小。高水平的SiC共掺杂允许产生晶粒内缺陷和纳米夹杂物，其充当有效的钉扎中心，导致Jc（H）性能的显著增强。尽管样品的密度较低，电流的衰减性质，但所有导线的传输Jc与较高磁场下的磁性Jc相当。掺杂10wt%SiC的MgB_2/Fe在5K和4.5T下的输运IC达到660A（Jc = 133，000A/cm~2），在20K和2T下的输运IC达到540A（Jc = 108，000A/cm~2）。10wt%SiC掺杂的MgB2线的传输Jc比迄今为止报道的分别在5K和10T以及20K和5T下的现有技术的Fe护套的MgB2线高一个数量级以上。由于目前样品的密度仅为50%，因此Jc有很大的进一步改进空间。
2002-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Understanding the anomalous thermal behavior of sigma 3 grain boundaries in a variety of FCC metals
我们提出了一个案例研究的复杂的温度依赖性的晶界迁移率。在分子动力学合成驱动力模拟中，发现不同FCC金属中的相同的一般非相干孪晶界显示出反热、热和混合迁移率。最近开发的能量度量被称为广义界面断层能量（GIFE）表面被用来表明，在一个反热的方式移动的孪晶界有一个较低的能量障碍的运动比孪晶界移动热激活的方式。用GIFE曲线预测晶界运动的温度依赖性，将促进晶界科学的研究。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Can we predict mixed grain boundaries from their tilt and twist components?
本文通过计算7040个硅晶界，揭示混合晶界与其倾转和扭转分量在结构、能量和应力场上的相关性，提出扩展Read-Shockley模型预测晶界能量趋势，并揭示断连叠加在形成大角度混合晶界中的作用。
2024-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Landau modeling of dynamical nucleation of martensite at grain boundaries under local stress
采用拉格朗日-瑞利动力学结合朗道能量学方法模拟了多晶体中马氏体的动态形核过程，得到了相变势和外载荷相互作用的局部应力。通过监测应变随局部应力的时空分布，我们证明了后光标、大角度晶界和三重结是对应于不同加载和冷却条件的有利的异质形核位置，并预测了马氏体形核模式的相图。
2016-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Topological transitions during grain growth on a finite element mesh
在具有均匀晶界能的材料中的晶粒生长期间发生到晶界网络的拓扑转变被认为是已知的。对于更现实的材料，情况并非如此，因为更一般的晶界能原则上允许更多可行的晶界构型。因此，在这种材料中模拟晶粒生长需要一个程序来枚举所有可能的拓扑转变，并选择能量最有利的一个。这样的程序是开发和实施在这里的体积有限元网格表示的微观结构。作为一个具体的例子，所有可能的过渡为一个典型的配置与五个晶粒周围的交界点被枚举，和一些特殊的过渡被发现是在能量上类似于传统的，即使是一个统一的边界能量。一个通用的离散公式来计算晶界速度是用来模拟晶粒生长的一个例子的微观结构。该方法被实现为基于SCOREC的C++库，SCOREC是一个开源的大规模并行化库，用于自适应网格的有限元模拟。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unified Framework for Dislocation-Based Defect Energetics
我们提出了一个统一的框架来计算这些缺陷的缺陷能量，可以表示为一个孤立的位错的叠加，并获得自和相互作用的晶界和裂纹的组合的能量。我们恢复在特殊的限制几个众所周知的量，如能量的低角度倾斜边界，以及其他鲜为人知的结果，包括边界/边界和裂纹/边界相互作用的能量。这种方法，结合简单的量纲分析，允许快速计算缺陷能量的弹性限度。
2004-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Crystalline clusters in mW water: stability, growth, and grain boundaries
与水的mW模型的数值模拟，我们研究了冰I（立方和六角形冰）和亚稳冰0相作为集群大小的函数的结晶集群的能量稳定性。在各种各样的形成条件下，我们发现，最稳定的集群的变化作为一个功能的大小：在小尺寸的冰0相产生最稳定的集群，而在大尺寸有一个交叉冰我集群。我们进一步研究了晶种技术对晶体团簇生长的影响，并研究了不同晶种团簇的生长模式。虽然在小尺寸下能量稳定，但亚稳相（立方相和Ice 0）的生长受到相干晶界形成的阻碍。立方冰的五重对称孪晶界，以及冰0中新发现的相干晶界，促进了立方冰的交叉成核。我们的工作表明，不同的本地结构可以竞争的稳定相在mW的水，和特定的晶界的低能量成本可能会发挥重要作用，多晶型选择。
2019-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Grain boundary segregation of C, N and O in hcp titanium from first-principles
轻金属的晶界偏聚是影响纳米钛合金热稳定性的一个可能机制。本文用第一性原理计算表明，C、N和O原子在α-Ti中的α 7大角度晶界上的独立偏聚在能量上是不利的。晶界界面附近和晶界处间隙元素的存在导致晶界宽度和比形成能的增加。
2013-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Minimal Surfaces, Screw Dislocations and Twist Grain Boundaries
层状结构中的大扭转角晶界通常用Scherk第一表面来描述，而小扭转角晶界通常用螺旋位错阵列来描述。我们发现，这两种描述之间没有本质的区别，特别是，它们的比较能量关键取决于其螺旋位错拓扑缺陷的核心结构。
1999-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Epitaxial bulk acoustic wave resonators as highly coherent multi-phonon sources for quantum acoustodynamics
固态量子声动力学（QAD）系统通过将声学声子源与超导或自旋量子比特耦合，为量子信息存储和处理提供了紧凑的平台。多模复合高泛音体声波谐振器（HBAR）是一种非常适合于QAD的声子源。然而，从缺陷，晶界，和界面/表面粗糙度的复合换能器中的散射严重限制了声子弛豫时间的沉积设备。在这里，我们生长的外延HBAR，由金属氮化铌底部电极和压电GAN膜上的SiC衬底。声阻抗匹配epi-HBAR从换能器到声子腔的功率注入效率> 99%。光滑的界面和低缺陷密度减少了声子损耗，产生的fxQ产物和声子寿命分别高达1.36 x 10^17 Hz和500微秒。GAN/NbN/SiC epi-HBAR是一种电致动的多模声子源，可以直接与基于NbN的超导量子比特或基于SiC的自旋量子比特连接。
2020-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological Defects in Graphene: Dislocations and Grain Boundaries
尽管有大量的实验观察，但石墨烯中的拓扑缺陷，位错和晶界仍然没有得到很好的理解。我们介绍了一种通用的方法，用于构建任意伯格斯矢量以及晶界，覆盖整个范围内的可能的取向差角的石墨烯位错。通过使用从头计算，我们调查这些拓扑缺陷的热力学和电子性质，发现积极有利的对称大角度晶界，强烈的倾向，在小角度制度的面外变形，和显着的影响，对电子结构。目前的研究结果表明，位错和晶界是石墨烯中重要的本征缺陷，可以用于工程石墨烯基纳米材料和功能器件。
2010-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
