Defect-induced magnetism in graphite through neutron irradiation
我们研究了中子辐照后高度有序热解石墨（HOPG）的磁化强度的变化，这在体样品中引入了缺陷，从而产生了大的磁信号。我们观察到强顺磁性的HOPG，增加与中子注量。通过与密度泛函理论计算结果的比较，我们将诱导顺磁性与结构缺陷联系起来。除了面内空位外，跨面缺陷也对磁化强度有贡献。局部磁矩之间没有任何磁序可能是由于没有氢/氮化学吸附，或者磁序根本不能在体相形式中建立。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Stone-Wales--type transformations in carbon nanostructures driven by electron irradiation
与Stone-Wales型变换相关的拓扑缺陷的观察（即，键旋转）与这些体系的平衡热力学不一致。在这里，通过结合像差校正HRTEM实验和原子模拟，我们表明，这种缺陷可以形成由单电子的影响，并显着，在电子能量低于原子位移的阈值。我们进一步研究了辐射驱动键旋转的机制，并解释了为什么在中等电子能量（\sim 100 keV）的电子辐照往往会使石墨烯非晶化而不是非晶化。我们还表明，通过模拟，斯通-威尔士缺陷可以出现在弯曲的石墨结构，由于辐射诱导的弗伦克尔缺陷的不完全重组，类似于在硅中的维格纳型缺陷的形成。
2011-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Parameter-free prediction of irradiation defect structures in tungsten at room temperature using stochastic cluster dynamics
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文提出了一种无需参数的介观模型，用于预测钨在室温下的辐照缺陷结构，通过结合原子模拟与缺陷动力学，实现了与实验数据的高度一致。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Proton Irradiation Induced Defects in \b{eta}-Ga2O3: a combined EPR and Theory Study
质子辐照的n型和半绝缘体样品的\b{eta} -Ga 2 O 3导致形成一个顺磁缺陷，自旋S=1/2，单斜点对称，g张量的主值为gb=2.0313，gc=2.0079，ga*= 2.0025和准各向同性超超精细相互作用的13 G与两个等效的Ga近邻。它的高引入率表明它是一种主要的辐照诱发缺陷。在低温下，光激发将该缺陷转化为不同的亚稳S=1/2中心，其主要g值为gb=2.0064，gc=2.0464，ga*= 2.0024，并且减少了9 G的超精细相互作用。这种亚稳态缺陷在T= 100 K时是稳定的，当它切换回先前的配置时。用密度泛函理论计算了各种本征缺陷的自旋哈密顿参数，并采用包括投影子的规范增强波方法确定了这些缺陷的微观结构，结果不支持孤立的八面体或四面体镓空位VGa 2-的直观模型，而支持镓空位复合物VGa-Gai-VGa的模型.
2018-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Native Defects on Optical Properties of InxGa1-xN Alloys
利用高能4 He+辐照可以控制InxGa_（1-xN）三元合金的光吸收边和自由载流子布居的能量位置。富In材料（x > 0.34）辐照后吸收边的蓝移归因于辐照引入的本征施主引起的带填充效应（Burstein-Moss位移）。在富镓材料中，光吸收测量表明，辐射引入的原生缺陷在带隙内，在那里它们作为受主被并入。所观察到的辐照产生的光吸收边的变化和载流子的人口在InxGa 1-xN的两性缺陷模型的预测是非常一致的。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic point defects and volume swelling in ZrSiO4 under irradiation
采用第一性原理密度泛函方法模拟了高浓度的点缺陷在ZrSiO4晶体中产生的辐射效应。结构弛豫和振动的研究进行了目录的固有点缺陷，不同的电荷状态和浓度。一个大的各向异性的体积膨胀在自然和人工辐照样品的实验证据是用来选择的缺陷，给类似的晶格膨胀的浓度研究，即氧和硅，和反位Zr（Si），计算的振动光谱的氧的振动光谱显示出额外的证据存在的高浓度的一些这些缺陷在辐照锆石。
2004-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Local segregation versus irradiation effects in high-entropy alloys: Steady-state conditions in a driven system
利用分子动力学模拟研究了高熵模型合金CuNiCoFe在离子辐照下的有序转变和缺陷形成。使用混合的Monte-Carlo/分子动力学计划的模型合金生成的是热稳定的构型熵在高温下，但部分分解在较低的温度下的铜沉淀。然后，高熵和多相样品都经受模拟粒子照射。损伤累积进行了分析和比较元素镍参考系。结果表明，高熵合金-独立于初始配置-安装一定比例的短程有序，即使在粒子辐照。此外，结果提供的证据表明，在高熵合金中的缺陷积累减少。这是因为点缺陷的迁移率降低导致缺陷产生和消除的稳定状态。辐照产生的晶格缺陷被证明是作为汇铜偏析。
2017-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of Irradiation-Induced Defect Landscape through Edge Dislocation and Vacancy Loop Interactions in Tungsten
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
本文通过分子动力学模拟研究钨中位错与空位环的相互作用，明确其演化机制，建立原子级障碍强度向介观本构参数的转化框架，为提升聚变堆材料辐照硬化预测能力提供物理基础。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Grain boundary metastability controls irradiation resistance in nanocrystalline metals
本研究针对纳米晶金属抗辐照机制，提出辐照损伤演化模型，揭示晶界亚稳态动态调控其缺陷吸收能力的规律，解释了无缺陷区坍塌及缺陷网络形成的机制。
2024-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Unzipping graphene: Extendend defects by ion irradiation
石墨烯未来的许多应用都需要在其完美的晶格中可控地引入缺陷。高能离子提供了一种实现这一具有挑战性的目标的方法。具有100 MeV范围内的动能的单个重离子将在电介质上产生纳米尺寸的缺陷，但通常不在晶体金属表面上产生。在金属中，离子诱导的电子激发在能量转移到晶格原子之前被传导电子有效地耗散。因此，除了点缺陷的产生之外，石墨烯预计不会是辐射敏感的。在这里，我们表明，介电基板上的石墨烯维持重大修改，如果在倾斜角度下照射。由于石墨烯层中的缺陷产生和衬底中的小丘产生的组合，石墨烯沿着离子轨道分裂和折叠，产生双层纳米带。我们的研究结果表明，石墨烯器件的辐射硬度是值得怀疑的，但也开辟了一种新的方式，以可控的方式引入扩展的低维缺陷。
2010-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic insights into Cu segregation effects on irradiation-induced defect dynamics in medium-entropy alloys
Bangladesh University of Engineering and Technology (BUET)（孟加拉国工程与技术大学）
本研究通过混合分子动力学和蒙特卡洛模拟，揭示了Cu偏析对FeNiCu中辐射诱导缺陷演化的影响，发现CSS结构能有效抑制缺陷簇生长并提升抗辐照肿胀能力。
2025-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Point defect evolution under irradiation: finite size effects and spatio-temporal correlations
辐照下的点缺陷浓度的演变是由它们的扩散性质，并通过它们的形成和消除机制。后者包括空位和杂质的相互复合，以及汇点缺陷的消除。在这里，我们表明，这种演变的建模通过原子动力学蒙特卡罗（AKMC）模拟，必须使用小的系统尺寸，引入强烈的空间和时间之间的相关性的空缺和mattitials，这可能会强烈影响的重组率和点缺陷浓度。在这种情况下，标准速率理论模型无法预测实际的点缺陷浓度。当点缺陷的消除仅通过复合发生时，该效果特别强，但在存在汇的情况下仍然可以是显著的。我们提出了一个新的相关对理论，充分考虑到空位和间隙对之间的相关性，并预测点缺陷浓度与AKMC模拟吻合良好，即使在非常小的系统。相关对理论可用于修改AKMC模拟中的消除速率，以产生标准速率理论预测的点缺陷浓度，即代表大型系统，即使使用小型模拟箱也是如此。
2020-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Structural manipulation of the graphene/metal-interface with Ar+ irradiation
受控缺陷的产生是详细研究材料中无序效应的先决条件。在这里，我们用低能Ar+照射石墨烯/Ir（111）-界面来研究诱导的结构变化。结合计算机模拟和扫描探针显微镜，我们表明，所产生的无序主要体现在形式的插入金属吸附原子和空位型缺陷的石墨烯。在较高的辐照能量（从1 keV以上）下，一个突出的特征是形成线状凹陷，它由界面内离子通道产生的连续石墨烯缺陷组成-就像石头在水面上跳跃一样。较低的能量导致更简单的缺陷，低至100 eV，其中每三个缺陷中有一个以上是石墨烯单空位。
2013-10-07 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
Saturation of ion irradiation effects in Cr2AlC
在室温下用7 MeV的Xe ~（26+）离子和500 keV的He ~（2+）离子辐照Cr_2AlC材料。在辐照剂量大于1dpa时，晶格常数c增大，晶格常数a减小，出现结构转变。然而，改性结构是稳定的，直到5.2 dpa的剂量没有明显的晶格无序。辐照剂量高于1 dpa的三个样品具有可比的晶格参数和硬度值，表明Cr2 AlC的辐照效应饱和。结构转变和辐照效应饱和归因于辐照诱导的反位缺陷（CrAl和AlCr）和C晶体，这一点得到了Cr2 AlC中各种缺陷形成能的计算的支持。辐照诱导的反位缺陷和C_（60）可能是理解MAX相对辐照诱导非晶化的优异抵抗性的关键。
2016-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Influence of irradiation on defect spin coherence in silicon carbide
碳化硅（SiC）中的辐照诱导晶格缺陷已经超过了其以前的声誉，纯粹是性能抑制。由于其显著的量子特性，如长的室温自旋相干性和降尺度到单光子源水平的可能性，它们已被证明是众多量子信息应用的有希望的候选者。任何量子系统最关键的参数之一是它的量子相干性能保持多久。利用脉冲光探测磁共振（ODMR）技术，研究了中子、电子和质子辐照4 H-SiC中硅空位的自旋-晶格弛豫时间（$T_1$）和自旋相干时间（$T_2$）。我们还研究了辐照能量和样品退火的效果。我们建立了对所有类型的照射的$T_1$时间的鲁棒性，并揭示了发射体密度的$T_2$时间的通用缩放。我们的研究结果可用于优化特定任务中SiC中硅空位量子比特的相干特性。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Study of Irradiation-Induced Defect and Dislocation Evolution in Strained Nickel
NOMATEN Centre of Excellence, National Centre for Nuclear Research（NOMATEN卓越中心，国家核研究中心）
该研究通过分子动力学模拟，探究机械应变对镍单晶辐照诱导缺陷和位错演化的影响，发现拉伸应变改变缺陷动力学，热尖峰特性变化，肖克利型部分位错主导响应，总位错密度和肖克利位错密度达饱和值，科克斯 - 梅金模型可描述其应变相关演化。
2026-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale investigation of the irradiation-resistant effect of symmetric tilt grain boundaries of Fe-Ni-Cr alloy
本文采用分子动力学模拟对具有不同晶界的燃料包壳或压力容器用Fe-20 Ni-25 Cr合金进行了模拟研究。研究了由113（111）、113（112）、119（114）、111（113）、119（116）和117（223）型GB组成的双晶材料的辐照缺陷、应力作用下的辐照微结构演化和辐照力学性能与辐照强度、重合点晶格参数、倾斜角和GB厚度之间的相互作用。结果表明，辐照后的空位和杂质通过竞争性的GB吸收和复合而湮灭。在15 keV入射能量下，除Al_2O_3（111）和Al_2O_3（113）外，大多数双晶都出现了偏置吸收，导致晶粒内部存在大量的残余空位团簇。此外，不同的GB表现出不同的辐照缺陷吸收能力，并且残留空位数与GB厚度成反比，其中窄GB厚度的B13（111）和B11（113）GB的缺陷吸收能力较弱，而其它GB的缺陷吸收能力较强。此外，垂直于GB的单轴拉伸模拟表明，所有的双晶体的机械性能恶化后，辐照，这源于辐照缺陷团促进位错传播。特别是，无论是否施加辐照，最大拉伸应变，韧性和杨氏模量与GB倾斜角单调相关，而极限拉伸强度对于较大的GB CSL参数是稳定的。最后，根据辐照缺陷、显微组织和力学性能的演变规律，提出了合理设计抗辐照Fe-Ni-Cr合金的指导思想。
2021-02-13 cond-mat.mtrl-sci
On the mechanism of irradiation enhanced exchange bias
利用层分辨离子辐照技术，研究了NiFe/FeMn双层膜中离子辐照驱动交换偏置效应改变的机理。结果表明，不仅缺陷的位置，但也在辐照过程中的两个层之间的磁耦合是至关重要的。这就需要扩展现有的模型，以解释汇率偏置系统的缺陷。
2003-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Points defects produced by irradiation: influence of boundary conditions on their biased elimination
本文挑战了辐照下点缺陷弹性偏倚（EB）自动决定吸收偏倚（AB）的传统观点，证明尾闾吸收间隙缺陷I与空位缺陷V的失衡受边界条件严重影响，而非仅由弹性相互作用决定。
2024-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Neutron-Irradiation Induced Magnetization and Persistent Defects at High Temperatures in Graphite
在Trombay的CIRUS研究反应堆中，对50多年来中子辐照的石墨样品进行了结构和磁化研究。中子衍射研究表明，辐照石墨样品中的缺陷没有很好地退火，并保持显着的高温远大于653 K的维格纳能量完全释放。我们推断，残余缺陷可能是层内弗伦克尔缺陷，它不存储大的能量，不像层间弗伦克尔缺陷存储维格纳能量。对辐照石墨的磁化研究表明，即使在300 K的铁磁行为和一个大的额外的顺磁贡献在5 K。基于自旋极化密度泛函理论的从头计算表明，缺陷石墨中的磁性基本上被限制在位于六方层空位周围的单个2配位碳原子上.
2020-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Correlation between anion defects and ion beam induced luminescence in Y4Zr3O12
Zr/Al ODS合金的潜在应用取决于Y_4Zr_3O_（12）弥散相的辐照稳定性。识别缺陷类型的基础研究对于识别减轻损害的途径非常重要。在这种情况下，研究有关的点缺陷和他们的集群识别的原位离子发光光谱。在100 keV的He+离子辐照过程中获得的电离发光光谱显示出两个突出的带，在330 nm和415 nm。使用密度泛函理论计算与HSE 06混合交换相关功能，发光带已被确定为产生由于本地和辐射诱导的氧空位缺陷在带电和中性配置。
2021-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of Microstructural Evolution and Degradation in Aluminum under High-Damage Irradiation
University of Florida（佛罗里达大学）
研究铝合金在高损伤辐照下微观结构演化与降解机制，结合传统模拟与IKA方法，确定三个阶段，揭示缺陷转变及协同效应增加辐照硬化，为铝反应堆材料辐照降解提供见解。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Internal sinks and the smoothing of the surface structure in solids under irradiation
本文考虑了辐照和点缺陷的内陷对固体表面结构的扁平化速率的影响。辐照只产生额外的外部源的点缺陷（空位和间隙原子）。一般系统的方程制定。在稳态条件下得到了系统的解，结果表明，辐照能增加或减少表面的平坦化速率，这取决于固体的某些参数。
1998-05-31 cond-mat.mtrl-sci
In situ $He^{+}$ irradiation of the double solid solution $(Ti_{0.5},Zr_{0.5})_{2}(Al_{0.5},Sn_{0.5})C$ MAX phase: Defect evolution in the 350-800 °C temperature range
使用6 keV $He^{+}$离子，在透射电子显微镜（TEM）中原位照射双固溶体$(Zr{_0.5},Ti{_0.5})_{2}(Al_{0.5},Sn_{0.5})C$ MAX相的薄箔，直至$1.3\times10^{17} ions$ $cm^{-2}$的能量密度（${\sim}$ 7.5 dpa）。在350-800 °C的温度范围内进行辐照。原位和辐照后检查（PIE）的TEM被用来研究辐照引起的缺陷作为剂量和温度的函数的演变。观察到球形He泡及其弦状排列、He片晶和位错环。发现脱位环段位于非基底平面。在辐照温度${\geq}$ 450 °C下，由于He气泡偏析，局部观察到晶界撕裂。然而，撕裂并没有导致穿晶裂纹扩展。在450 ° C和500 °C下照射时，选定区域电子衍射图案中的特定斑点的强度减弱，表明晶体对称性增加。在700 °C以上没有观察到这一点，表明在所研究的温度范围的高端有损伤恢复。在先前在700 °C下辐照的箔的PIE期间进行的高分辨率扫描TEM成像显示，在7.5 dpa $He^{+}$辐照后保留了MAX相的化学有序性和纳米层压。作为温度和剂量的函数的He血小板和球形气泡的尺寸分布进行了评价。
2021-01-13 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
Non-invasive transmission electron microscopy of vacancy defects in graphene produced by ion irradiation
用高能离子辐照已被广泛建议作为工程化石墨烯性质的工具。实验表明，它确实对它的输运、磁性和机械特性有很大的影响。然而，使用离子辐照作为工程工具需要对所产生的缺陷的类型和详细特性的理解，这仍然是缺乏的，因为使用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）-唯一允许直接成像原子级缺陷的技术-经常在成像期间修改甚至产生缺陷，从而使得不可能确定固有的原子结构。在这里，我们表明，将所研究的石墨烯样品封装在另外两个（保护性）石墨烯片之间允许非侵入性HRTEM成像和原子级缺陷的可靠识别。使用这种简单的技术，我们证明了质子辐照石墨烯产生重建的单空位，这解释了这种缺陷对磁性和输运性质的深刻影响。这一发现解决了离子辐照对石墨烯电子结构影响的现有不确定性。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-Fluorite Gd2Zr2O7 Ceramics under Helium Irradiation: Amorphization, Cell Volume Expansion, and Multi-stage Bubble Formation
在这里，我们报告了一项研究的Gd 2 Zr 2 O 7纳米晶粒陶瓷的抗辐射增强，其中非晶化，细胞体积膨胀和多级氦（He）泡的形成进行了研究和讨论。合成了一系列晶粒尺寸（55-221 nm）的Gd 2 Zr 2 O 7陶瓷，并用190 keV He离子束以5x10^17 ions/cm 2的注量照射。辐照后细胞体积膨胀的程度和非晶化分数似乎是尺寸依赖性的。随着平均晶粒尺寸从55 nm变化到221 nm，辐照后晶胞体积膨胀率从0.56%增加到1.02%，非晶化率从6.8%增加到11.1%。此外，阈值He浓度（at.在不同的形成阶段和位置的气泡（包括（1）晶界处的气泡、（2）气泡链和（3）晶粒内的带状气泡）的百分比（%）在纳米晶粒陶瓷（55 nm）中都被发现比亚微米样品（221 nm）高得多。我们得出结论，晶界起着关键作用，在最大限度地减少结构缺陷，并抑制多阶段的He气泡形成过程。
2018-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence Tuning Through Irradiation Defects in CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ Perovskites
将缺陷工程应用于混合（CH $_3$ NH $_3$）PbI $_3$有机-无机钙钛矿。这些材料已成为光电子学和发光器件领域中传统半导体的最有前途的低成本替代品之一。在这里，我们使用低能量的氦离子辐照作为一种工具，在单晶和多晶薄膜中控制引入点缺陷。从10 K到室温，辐照缺陷改变了光致发光光谱探测的光电特性。2与通常的半导体相反，我们观察到PL特性随辐照的非常好的弹性，甚至与低温下光发射的增强有关。我们讨论了这些结果的关系，在低于T=160 K的四斜晶系的低温相变。从单晶和多晶薄膜，无论有和没有辐照缺陷的光谱之间的比较，允许更好地理解在这两种样品的发光机制。因此，我们证明了这些材料的辐射硬度和缺陷的特异性及其对光发射性能的影响。
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Irradiation-induced Ag nanocluster nucleation in silicate glasses: analogy with photography
通过光吸收（OA）和电子自旋共振（ESR）实验研究了低（γ射线）和高（MeV离子）沉积能量密度辐照条件下，钠钙硅酸盐玻璃和二氧化硅中Ag纳米团簇的合成。这两种类型的照射产生的电子和空穴的密度和热演化-特别是通过它们与缺陷的相互作用-被证明是确定银纳米晶体的聚集和生长速率。因此，我们建立的缺陷和银（聚）离子的氧化还原相互作用的影响。其机制类似于摄影中的潜像形成：辐射诱导的光电子被捕获在玻璃基质内，特别是溶解的贵金属离子和缺陷上，从而被中和（逆氧化反应也被证明存在）。退火促进金属原子的扩散，这反过来又导致簇核的形成。团簇密度不仅取决于辐照能量密度，而且主要取决于沉积能量的密度和玻璃的氧化还原性质。离子辐照（即，大的沉积能量密度）在团簇形成中更为有效，尽管与伽马光子照射相比其中和效率较低（从Ag+到Ag 0）。
2007-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of Ion Irradiation of Nuclear Materials and Comparison with Experiment
利用TRIM和MD程序研究了亚MeV中子辐照和Kr离子辐照在Mo和CeO 2等替代材料中产生的辐射缺陷。计算结果与CeO 2晶体中的缺陷分布进行了比较，这些离子在几个温度下以1 \times 10^17 ions/cm 2的剂量注入实验获得。结合原位TEM（透射电子显微镜）和非原位TEM实验Mo被用来研究在注入的SrTiO 2和Kr离子在150-700 keV的能量，根据实验条件的缺陷团簇的演变。对薄膜单晶材料进行了模拟和辐照。缺陷，位错和固态析出物的形成进行了研究，通过模拟和实验进行比较。空隙和气泡的形成率估计的基础上，一个新的介观尺度的方法，结合实验与动力学模型验证原子和从头算模拟。获得了各种定量实验结果，以表征辐照的剂量和温度效应。这些实验结果包括位错环，空洞和气泡结构的尺寸分布由照射。
2012-03-01 cond-mat.mtrl-sci
The Role of Temperature on Irradiation Defect Evolution near Surfaces and Grain Boundaries in Tungsten
本研究通过原子模拟揭示温度显著影响钨中辐照缺陷的产生、迁移与再分布，高温增加缺陷数量并促进表面及晶界偏聚，为核聚变材料抗辐照设计提供策略。
2024-03-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Selective-area van der Waals epitaxy of h-BN/graphene heterostructures via He$^{+}$ irradiation-induced defect-engineering in 2D substrates
将二维（2D）材料组合成异质结构使得能够形成具有设计特性的原子级薄器件。为了实现高密度、自下而上的集成，通过范德华外延（vdWE）生长这些2D异质结构是目前主要采用的机械转移的有吸引力的替代方案，机械转移在缩放和再现性方面仍然存在问题。然而，控制核形成的位置仍然是vdWE中的关键挑战。在这里，我们使用聚焦的He离子束在石墨烯衬底中确定性地放置缺陷，其作为绝缘的2D六方氮化硼（h-BN）的生长的优先成核位点。我们展示了一个无掩模，选择性区域VDWE（SAVDWE），其中成核率和晶体质量的h-BN的控制用于缺陷形成的离子束参数。此外，我们表明，通过SAvdWE生长的h-BN具有电子隧穿特性相媲美的机械转移层，从而奠定了可靠的，高密度的阵列制造的二维异质结构的器件集成通过缺陷工程在二维衬底的基础。
2020-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced exchange bias in a single SrRuO3 layer
交换偏置源于不同磁相之间的相互作用，因此它通常发生在磁性多层膜中。在这里，我们提出了一个大的交换偏置在一个单一的SrRuO 3层引起的氦离子辐照。当注量增加时，感生缺陷不仅抑制磁化强度和居里温度，而且在低温下驱动金属-绝缘体转变。特别是，可以通过照射产生高达约0.36 T的大交换偏置场。这种大的交换偏置与由嵌入缺陷引入的不同磁性和结构相的共存有关。我们的工作表明，在复杂的氧化物中的自旋电子性能可以创建和增强通过施加离子辐照。
2018-09-28 cond-mat.mtrl-sci
The role of primary point defects in the degradation of silicon detectors due to hadron and lepton irradiation
在下一代实验中，硅探测器在最高能量下长时间运行的主要障碍来自体位移损伤，这会导致其宏观性能的显着退化。辐照后的硅探测器的行为的分析有助于一个良好的或合理的协议之间的理论计算和实验数据的时间演变的泄漏电流和有效载流子浓度后轻子和γ射线照射和强子照射后的大的差异，这在条件下，其中一个合理的协议之间获得实验和计算浓度的复杂的缺陷。在这方面的贡献，我们认为，主要的差异可以解决自然考虑作为主要缺陷的自发光，经典的空位和新预测的四重协调硅赝空位缺陷。这种新的缺陷应该在辐照期间均匀地引入到体中，在间隙中具有深能级并且它在时间上是稳定的。考虑到缺陷的产生机制及其动力学，可以间接确定SiFFCD缺陷的特性：带隙中的能级和少数载流子捕获的截面。在该模型框架内，在连续长时间辐照和/或高注量条件下，原生缺陷对硅探测器退化的影响是重要的。
2006-03-20 cond-mat.mtrl-sci hep-ph physics.ins-det
Controlled introduction of defects to delafossite metals by electron irradiation
铜铁矿金属PdCoO $_{2}$、PtCoO $_{2}$和PdCrO $_{2}$是已知的最高导电性材料，在最好的生长单晶中具有数十微米的低温平均自由程。一个关键的问题是，这些非常低的电阻散射率是否是由于电子结构的特殊特征而导致的强烈抑制的背散射，或者是晶体完美性的高度不寻常水平的结果。我们报告的实验结果，其中使用高能电子辐照引入点无序的Pd和Pt层中的导电发生。我们得到的横截面形成的弗伦克尔对的绝对单位，并交叉检查我们的分析与第一性原理计算的相关原子位移能量。我们观察到的电阻率的增加，是线性的缺陷密度的斜率一致的散射在单一的限制。我们的研究结果使我们能够推断，生长的晶体含有极低水平的面内缺陷的约$0.001\%$。这证实了晶体的完美性是实现长平均自由程的最重要因素，并强调了这些铜铁矿金属与绝大多数其他多组分氧化物和合金相比是多么的不寻常。我们讨论了我们的研究结果对未来材料研究的影响。
2020-01-06 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
The effect of ion irradiation on dephasing of coherent optical phonons in GaP
利用基于电光取样的飞秒泵浦探测技术研究了离子辐照GaP晶体中相干纵光学声子的退相。通过Ga离子辐照引入少量的缺陷，发现相干LO声子的退相时间显著延长。在室温下观察到的最大失相时间为9.1 ps，Ga $^{+}$离子剂量为10 $^{13}$ /cm $^{2}$，这明显长于离子照射前GaP的值8.3 ps。较长的退相时间解释的缺陷诱导的深能级的存在下的电子LO声子散射的抑制。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Local chemical order suppresses grain boundary migration under irradiation in CrCoNi
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学霍普金斯极端材料研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究探讨了CrCoNi中局部化学有序对辐照下晶界迁移和稳定性的影响，发现有序合金晶界在化学有序被破坏前保持稳定，而无序合金晶界在少量碰撞级联后开始迁移。
2026-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Simulated spatial and temporal dependence of chromium concentration in pure Fe and Fe-14%Cr under high dpa ion irradiation
在这项工作中，我们发展了一个从头算的知情率理论模型，跟踪注入离子（Cr+）在Fe和Fe-14%Cr在高剂量辐照过程中的时空演变。我们专注于试样表面的影响，离子诱导损伤的深度依赖性，损伤率，和离子注入的后果，所有这些都影响合金组合物的深度依赖性与持续照射演变。我们调查的材料中的化学偏析的影响，通过考虑辐射引起的缺陷的扩散。此外，我们探讨如何温度，晶粒尺寸，晶界下沉强度，和缺陷产生的偏差修改所得的合金成分的分布。我们的研究结果表明，注入的离子剖面可以是相当不同的预测SRIM注入剖面由于辐射增强的运输和隔离。
2016-07-28 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
Impact of 700keV Ni++ ion irradiation on structural and optical properties of GaN
本文研究700 keV Ni++离子辐照对GaN薄膜的影响，发现随辐照剂量增加，XRD出现额外峰且带隙从3.40 eV降至3.26 eV，归因于缺陷和新相的形成。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Highly Enhanced robust room temperature ferromagnetism in CVD-grown nano-dimensional MoS2 flakes by modifying edges and defect engineering
本研究通过低能氩离子辐照在CVD生长的MoS2薄片中引入硫空位和边缘结构，实现了高达4.18 emu/g的室温铁磁性增强，为二维材料磁性调控提供了新途径。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Observation of transient and asymptotic driven structural states of tungsten exposed to irradiation
结合空间分辨X射线劳厄衍射与原子尺度的模拟，我们观察到如何离子辐照钨经历了一系列的非线性结构的转变，随着辐照曝光量的增加。纳米尺度的缺陷引起的变形积累超过0.02位移每原子（dpa）导致高度波动的应变在~0.1 dpa，崩溃到一个驱动的准稳态结构状态以上~1 dpa。驱动渐近状态的特点是细分散的空位缺陷共存的扩展的位错网络，并表现出积极的体积膨胀，由于通过自间隙聚结，但负的晶格应变的新的晶面的创建。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Non-destructive study of collision cascade damage in self-ion irradiated tungsten using HR-EBSD and ECCI
了解辐射下缺陷的产生和演变是一个长期存在的多尺度问题。传统上，辐照诱导缺陷（IID）的实验检查主要依赖于透射电子显微镜（TEM），它提供了高的空间分辨率，但需要破坏性的样品制备。此外，有限的视场和低应变灵敏度使得多尺度表征和定量应变测量变得困难。在这里，我们探讨了使用先进的扫描电子显微镜（SEM）技术的潜力，非破坏性探针辐照损伤在散装材料的表面。电子沟道衬度成像（ECCI）是用来成像纳米级的辐照引起的缺陷在20 MeV的自离子辐照钨，聚变反应堆装甲的主要候选材料。结果表明，从均匀和随机分布的纳米级缺陷在0.01 dpa（每原子位移）的损伤微观结构的演变，以字符串结构延伸超过数百纳米在1 dpa。基于互相关的高分辨率EBSD（HR-EBSD）是用来探测晶格应变场与IID。虽然在0.01 dpa下几乎没有应变波动，但在0.1 dpa下观察到晶格应变的显着不均匀性，随着剂量的增加而增加，直到在0.32 dpa下饱和。应变起伏的特征长度尺度为~500 nm。总之，ECCI和HR-EBSD揭示了从缺陷无序的结构到由预先存在的缺陷和新的级联损伤之间的弹性相互作用驱动的具有长程序的结构的转变。这项研究表明，扫描电镜提供了一个有吸引力的工具，快速吞吐量，非破坏性，多尺度和多方面的辐射损伤表征。
2020-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Electron-irradiation-facilitated production of chemically homogenized nanotwins in nanolaminated carbides
孪晶界被用来稳定超细晶粒和提高纳米材料的力学性能。然而，在碳化物陶瓷中，孪晶边界和纳米孪晶的产生是极具挑战性的。使用扫描透射电子显微镜作为一个独特的平台，原子尺度的结构工程，我们证明，双血小板可以产生在碳化物的工程反位缺陷。在各种层状三元碳化物中的金属位点处的反位缺陷被集体地且可控地产生，并且金属元素通过电子辐照而被均匀化，这将孪晶状薄片转变成纳米孪晶片晶。在化学均匀化过程中，α-Ti 3AlC 2转变为非常规的\b{eta} -Ti 3AlC 2。双晶片的化学均匀性和宽度可以通过轰击电子的剂量和能量来调节。化学均匀化的纳米孪晶可以将硬度提高约45%。我们的研究结果提供了一种新的方法，以产生纳米（<5 nm）的纳米孪晶片在科学和技术上重要的碳化物材料，并展示了缺陷工程的可行性，通过埃大小的电子探针。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Operability timescale of defect-engineered graphene
本文通过实验和分子动力学模拟研究了低能电子辐照在石墨烯中产生缺陷的时间演化，发现缺陷在最初10小时保持最高密度，一个月后重构至稳定状态，为富缺陷石墨烯器件的可操作时间尺度及其在纳米电子学、传感和储能中的应用提供了依据。
2023-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of the implantation of low energy boron and nitrogen ions into graphene
结合经典的分子动力学模拟和密度泛函理论总能量计算，研究了低能离子辐照下B/N原子掺杂石墨烯的可能性。我们的模拟表明，最佳的辐照能量为50 eV，N的取代概率为55%，B的取代概率为40%。我们进一步估计了在B/N离子辐照下出现不同缺陷组态的概率。我们分析了负责缺陷生产的过程，并报告了一个有效的快速的化学溅射机制，N照射在低能量（~125 eV），导致生产的单空位。我们的研究结果表明，离子辐照是一种很有前途的方法，用于创建混合C-B/N结构的未来应用领域的纳米电子学。
2011-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Swift Heavy Ion Irradiation Induced Modifications in Structural, Microstructural, Electrical and Magnetic Properties of Mn Doped $SnO_{2}$ Thin Films
本文研究了快重离子束辐照对$Sn_{0.9}Mn_{0.1}O_{2}$薄膜的结构、微结构、电磁性能的影响。的结构和电气结果已被解释通过使用本机或点缺陷的属性，而磁性和形态的变化已被解释在材料的导电性方面。已经努力总结了所有可能的带电和中性点缺陷（$V_{Sn}^{4-}$、$Sn_{i}^{4+}$、$V_{O}^{0}$、$O_{i}^{2-}$、$Sn_{O}^{4+}$、$O_{Sn}^{2-}$、$H_{O}^{+}$）的性质，然后从实验观察结果和理论计算结果之间的相关性中得出了各种有趣的结论。
2016-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Controlled defects in ZnO by low energy Ar irradiation
我们报告有趣的观察，在1.2 MeV Ar 8+离子辐照ZnO，据我们所知，还没有发表较早，将是有益的科学界从事研究ZnO。初始能量密度为1 × 10^15个离子/cm ^2的辐照使样品的颜色从白色变为橙色，而最高辐照能量密度使其呈暗红棕色，看起来像黑色。这种颜色变化可以与氧空位型缺陷相关。辐照样品的晶粒尺寸没有显着变化，从X射线衍射（XRD）线宽展宽，已被观察到。由于溅射而导致的表面粗糙度的增加在具有最高辐照通量的扫描电子显微镜（SEM）中清晰可见。未辐照样品的室温光致发光（PL）光谱显示出强烈的紫外（UV）发射（~ 3.27 eV）和较不显著的缺陷能级发射（2-3 eV）。由于初始辐照能量密度，整体发射在很大程度上被淬灭。但随着能量密度的增加，紫外辐射增强，同时缺陷能级辐射也显著增加。值得注意的是，具有最高能量密度的辐照样品的电阻率与未辐照样品相比降低了四个数量级。这表明由于辐照，施主浓度以及它们的迁移率增加。氧空位是ZnO中的深施主，但它们肯定会影响浅施主的稳定性（可能与锌间隙有关），反之亦然。这与最近的理论计算是一致的。
2009-12-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional transition metal dichalcogenides under electron irradiation: defect production and doping
使用第一性原理原子模拟，我们研究了原子薄层的过渡金属二硫属化物（TMDs）-一类新的二维无机材料具有独特的电子性能-电子辐照的响应。我们计算了21种不同化合物中原子的位移阈值能量，并估计了产生缺陷所需的相应电子能量。对于具有代表性的结构的二硫化钼，我们进行了高分辨率的透射电子显微镜实验，并验证我们的理论预测，通过观察暴露于80 keV的电子束下的空位形成。我们进一步表明，可以通过用杂质原子填充由电子束产生的空位来掺杂TMD。因此，我们的研究结果不仅揭示了一个系统的辐射响应与降维，但也提出了新的途径工程的电子结构的TMD。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterising Ion-Irradiated FeCr: Hardness, Thermal Diffusivity and Lattice Strain
离子辐照的FeCr合金对于理解和预测未来核反应堆结构钢的中子损伤是有用的。以前的研究主要集中在辐照引起的缺陷的结构，探测透射电子显微镜（TEM），以及机械性能的变化。在这些研究中，广泛的照射条件已被用于具有不同处理历史的样品，这使得缺陷结构和材料性能之间的关系的分析变得复杂。此外，关键的属性，如辐射引起的热输运和晶格应变的变化，很少探索。在这里，我们提出了一个系统的研究Fe3 Cr，Fe5 Cr和Fe10 Cr二元合金注入20 MeV的Fe $^{3+}$离子的标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa在室温下。纳米压痕，瞬态光栅光谱（TGS）和X射线微束劳厄衍射被用来研究硬度，热扩散率和应变的变化，在材料中作为损伤和Cr含量的函数。我们的研究结果表明，铬导致增加保留的辐照引起的缺陷，造成实质性的变化，硬度和晶格应变。然而，热扩散率随损伤的增加变化不大，而是随材料中Cr含量的增加而显著降低。我们发现显着的晶格应变，即使在样品中暴露于一个标称位移损伤为0.01 dpa。从晶格应变测量预测的缺陷密度是显着高于在以前的TEM研究中观察到的，这表明TEM可能无法完全捕获的辐射诱导的缺陷人口。
2020-10-02 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
Molecular dynamics simulations of neutron induced collision cascades in Zr - statistical modelling of irradiation damage and potential applications
本文通过大规模分子动力学模拟研究锆中中子诱发碰撞级联，开发了分层随机生成式模型，用于生成初级辐照缺陷的代表性分布，为更高尺度模型提供合成输入和快速近似。
2024-05-06 cond-mat.mtrl-sci
