Non-Fickian current enabling the uphill diffusion of impurities diffusing by the mechanism of mobile impurity-defect pairs
导出了由移动对介导的扩散方程。除了已知的非Fickian（n-F）的行为在小的时空尺度下均匀的缺陷分布的方程预测另一种类型的n-F扩散，可能只发生在非均匀的情况下，可以在任何规模的操作。在缓慢变化的不均匀性的限制，n-F扩散电流已被确定，并示出能够诱导的上坡扩散。有人认为，后者应该在FCC金属中约三分之一的杂质中观察到。
2018-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Change in the microscopic diffusion mechanisms of boron implanted into silicon with increase in the annealing temperature
建立了硼在硅中扩散的双流模型。该模型的目的是模拟瞬态增强扩散，包括离子注入硼在低温退火过程中的再分布。提出了硼的扩散机制，即：非平衡态硼原子的长程迁移机制和杂质原子-硅自填隙对的形成、迁移和溶解机制。在此基础上，对800 ℃和900 ℃退火条件下硅衬底中注入硼的再分布进行了模拟。计算的硼浓度分布与实验数据吻合得很好。结果表明，在800 ℃时，杂质原子的输运是由于团簇转变或溶解过程中产生的非平衡硼原子的长程迁移所致。另一方面，发现在900摄氏度的温度下，对扩散机制在显著的瞬态增强扩散中起主要作用。确定了描述非平衡态硼原子输运和置换溶解态硼原子瞬态增强扩散的若干参数。例如，发现在900摄氏度的温度下，硼扩散的时间平均增强约等于44倍。所获得的结果是重要的瞬态增强扩散抑制的方法的发展，牢记硅集成微电路的尺寸的缩放。
2011-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism and kinetics of sodium diffusion in Na-feldspar from neural network based atomistic simulations
本研究利用神经网络势进行分子动力学模拟，揭示了钠长石中钠扩散的间隙与空位机制，发现哑铃形双占据点缺陷及其取向相关效应是导致特定扩散各向异性的关键原因。
2024-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion Mechanisms in Lithium Disilicate Melt by Molecular Dynamics Simulation
在这项工作中，我们使用分子动力学模拟，它具有比其他模拟方法的优势，因为它可以跟踪实际的原子在材料中的重排，一旦施加一个现实的相互作用势的扩散机制。我们的扩散系数的模拟结果显示出良好的协议与实验。我们还表明，我们的系统服从著名的斯托克斯-爱因斯坦关系至少下降到1400 K，而弛豫和粘度之间的解耦发生在更高的温度。此外，对慢扩散原子动力学行为的分析揭示了动力学不均匀性的存在。
2011-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Enlightening the atomistic mechanisms driving self-diffusion of amorphous Si during annealing
我们用紧束缚分子动力学模拟分析了退火过程中非晶硅自扩散的原子重排。采用两种不同结构特征的非晶样品分析了配位缺陷的影响。我们已经确定了几种类型的原子重排机制，我们已经获得了约1 eV的有效迁移能量。我们发现这两种类型的样品的迁移能相似，但较高的扩散系数在一个具有较高的初始配位缺陷的百分比。
2010-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Factors controlling oxygen interstitial diffusion in the Ruddlesden-Popper oxide La2-xSrxNiO4+delta
Ruddlesden-Popper（RP）氧化物作为氧交换和传输材料的发展将受益于对氧如何通过这些材料传输的机理的理解。使用密度泛函理论，我们发现有两种不同的氧间隙扩散机制，涉及两种不同的氧间隙物种，可以在La 2-xSrxNiO 4 + δ，我们相信，在超化学计量RP氧化物一般是活跃的。第一种机制是先前提出的扩散氧化物介导的机制，其由扩散氧化物介导的机制组成。第二种机制是新发现的，在这项工作中，由氧化物和过氧化物间隙物种。这种机制表现出类似的或可能低于高氧化态的迁移势垒比的双金属性机制。氧化物间隙和过氧化物间隙之间的相对稳定性的变化是导致氧间隙扩散的机制。氧化物和过氧化物的稳定性以及两种氧扩散机制之间的竞争对系统的总体氧化状态敏感。因此，氧扩散机制是材料组成、氧非化学计量、操作温度和氧分压的函数。我们还研究了外延应变对两种氧扩散机制的影响，并发现高达2%的拉伸和压缩外延应变对氧间隙形成、迁移和活化能的影响小于100 meV/（%应变），并且对于-2%至+2%的外延应变，总可实现的活化能降低可能小于100 meV。间隙氧扩散的因素，提出的理解有显着的影响，在许多替代能源技术的RP氧化物的工程。
2018-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Island Shape Controls Magic-Size Effect for Heteroepitaxial Diffusion
Cu在Ag（111）上的晶格失配产生了特殊“神奇尺寸”的岛的快速扩散。一个大小和形状依赖的爬行机制是负责低扩散障碍。启动爬行机制需要一个合适的岛屿形状，属性没有考虑在以前的研究中的一维岛链和二维闭壳岛。形状决定了主要的扩散机制，并导致多个明显可识别的魔术大小的趋势，扩散取决于原子的数量，其债券在扩散过程中缩短。
2009-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of SWNT Growth Mechanism on Temperature and Catalyst Particle Size: Bulk versus Surface Diffusion
分子动力学模拟表明，单壁碳纳米管从固体和液体金属颗粒的成核和生长的许多方面是相似的。在这两种情况下，石墨岛从簇表面剥离，形成生长成单壁碳纳米管的帽。然而，与液体颗粒相反，其中C原子在添加到生长的单壁碳纳米管之前主要扩散到团簇的主体中，将C掺入固体颗粒上的单壁碳纳米管中主要通过表面扩散发生。
2006-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion based degradation mechanisms in giant magnetoresistive spin valves
例如在硬盘和汽车应用中使用的基于巨磁阻（GMR）效应的自旋阀系统由几个功能性金属薄膜层组成。我们已经确定了二次离子质谱（SIMS）的两个主要退化机制：一个是有关的氧扩散通过保护帽层，另一个是直接在GMR堆栈的功能层的相互扩散。通过选择合适的材料作为覆盖层（TaN），可以抑制氧化效应。
2008-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Relationships Between Atomic Diffusion Mechanisms and Ensemble Transport Coefficients in Crystalline Polymorphs
常规离子固体中的离子传输通常被认为是通过独立的扩散事件或“跳跃”进行的。这一假设导致了众所周知的传输系数的Arrhenius表达式，并相当于假设扩散是一个泊松过程。使用分子动力学模拟的低温B1，B3，和B4碘化银多晶型，我们比较了相应的泊松分布的离子跳跃率，以测试独立的跳跃在这些常见的结构类型的假设。在所有情况下，扩散是一个非泊松过程，跳跃是强烈相关的时间。在B1中，扩散系数可以近似为阿耳忒弥斯表达式，尽管参数的物理意义与通常假设的不同。在低温下，B3和B4扩散的特征在于多个离子在短闭环中的协同运动。扩散系数不能用依赖于单离子自由能的简单的阿耳忒弥斯形式表示，本征扩散必须被认为是一个多体过程。
2014-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin diffusion in Si/SiGe quantum wells: spin relaxation in the absence of D'yakonov-Perel' relaxation mechanism
在这项工作中，自旋弛豫伴随着自旋扩散的对称Si/SiGe量子阱没有D 'yakonov-Perel'自旋弛豫机制从一个完全微观的方法计算。自旋弛豫是由Voigt组态中在磁场作用下，动量相关自旋进动在空间域中的不均匀展宽引起的。事实上，这种不均匀的加宽与散射一起导致沿着自旋扩散的不可逆自旋弛豫。研究了散射、磁场和电子密度对自旋扩散的影响。与具有D 'yakonov-Perel'自旋-轨道耦合的系统（如GaAs量子阱）中的自旋扩散情况不同，在这种情况下，散射可以根据系统是处于强散射极限还是弱散射极限来增强或减小自旋扩散，在本系统中，散射对非均匀加宽没有反作用，并且单调地抑制自旋扩散。磁场的增加降低了自旋扩散，而电子密度的增加在电子简并时增强了自旋扩散，但在电子非简并时影响很小。
2009-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Novel diffusion mechanism on the GaAs(001) surface: the role of adatom-dimer interaction
采用第一性原理总能量计算方法研究了Ga和Al原子在GaAs（001）-β 2表面的吸附行为。确定了吸附位点和两个相关的扩散通道。通道的特征在于不同的吸附原子-表面二聚体相互作用。两者都以一种新的方式影响吸附原子的迁移：在一个通道中，扩散的吸附原子跨越表面二聚体跳跃并使二聚体键保持完整，在另一个通道中，表面二聚体键被破坏。这两个渠道被考虑到，以获得有效的吸附原子扩散障碍。从扩散势垒，我们得出结论的Al和Ga吸附原子的最快扩散平行于表面二聚体的方向具有较强的扩散各向异性。在协议与实验观察，我们发现更高的扩散势垒Al比Ga。
1997-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic mechanism responsible for radiation-enhanced diffusion of impurity atoms
对高能质子和低能质子辐照硅衬底时硼和磷原子的辐射增强扩散进行了模拟。所获得的结果证实了先前得出的结论，即杂质扩散是通过“杂质原子-本征点缺陷”对发生的，并且替代杂质原子、辐照产生的非平衡点缺陷和这些对之间的局部热力学平衡条件是有效的。它示出，使用辐射增强扩散，可以形成一个特殊的杂质分布在半导体衬底中，包括逆行的配置文件，随着杂质浓度增加到一个半导体的体。进行的计算给出了明确的证据，有利于进一步研究各种掺杂过程的基础上辐射增强扩散，特别是等离子体掺杂的过程，开发一种廉价的方法，在近表面区域形成特定的杂质分布。
2014-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Indirect Mechanism of Au adatom Diffusion on the Si(100) Surface
Au吸附原子在二聚体重构的Si（100）-2x1表面上的扩散的计算揭示了一种有趣的机制，该机制与位于二聚体行之间的最佳结合位点之间的直接路径显著不同。相反，主动扩散机制涉及促进吸附原子到二聚体行顶部的较高能量位点，然后沿着行快速迁移，访问ca。在室温下有一百个位点，然后回落到最佳结合位点。温度越低，这种排顶机制就越重要。通过在PBESol泛函近似下的密度泛函理论得到的能量表面上寻找最小能量路径，然后在200 K至900 K的温度范围内对扩散进行动力学蒙特卡罗模拟，进行了计算。直接扩散机制的活化能计算为0.84 eV，而间接机制的有效活化能平均为0.56 eV。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
