Absorption kinetics of vacancies by cavities in Aluminum: numerical characterization of sink strengths and first-passage statistics through Krylov subspace projection and eigenvalue deflation
模拟金属和合金的微观结构演变，特别是在辐照下，是必不可少的预测材料的老化性能。许多模型都是基于描述缺陷跳跃频率的转移率矩阵，并涉及一个控制状态概率向量随时间演化的主方程。在这里，我们提出了非随机的数值技术来表征单个缺陷迁移在长距离重组或被另一个缺陷吸收之前，诉诸吸收马尔可夫链的理论的运动。这些重要事件完全由它们到达遥远位置的首次穿越时间分布、无穿越分布和到达汇的步行者通量决定。我们表明，这些功能可以有效地计算使用Krylov子空间投影和特征值紧缩相结合的方法。对于一个模型系统，描述了一个空缺的吸收铝腔，使用一个小的Krylov子空间缩小的唯一的本征模对应的准静态分布是足以捕捉的缺陷吸收的动力学忠实。该方法可用于动力学蒙特卡罗模拟，以执行随机非本地移动或在集群动力学模拟计算汇强度。
2021-12-03 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
Surrogate representation of sink strengths and the long-term role of crystalline interfaces in the development of irradiation-induced bubbles
本文讨论了一个早期的尝试，用机器学习表示的代理模型代替速率方程中基于解析的汇强度项。在这里，我们强调，在多尺度建模的背景下，结合使用机器学习与尺度分析，通过它的一组精细分辨率的偏微分方程描述的（准稳定）短期个人汇行为的问题可以从平均场动力学渐近排序。因此，机器学习的训练是限制性的，也就是说，表达局部的和已经确定的，但分析上不可用的非线性函数关系之间的汇强度和其他局部连续场量。与训练的模型，一个是能够定量调查的偏见的影响所示的空隙/气泡是一个点缺陷汇，并与现有的研究情况下的结果进行了比较。此外，晶体界面上的更快的扩散机制是由局部平面速率方程来模拟的，它们与体扩散速率方程的联系是通过跨界面的点缺陷浓度的导数跳跃来制定的。因此，可以研究结晶界面作为部分汇和快速扩散通道的独特作用。方法上，目前的治疗也适用于研究更复杂的情况下观察到的长期汇行为的辐照材料。
2020-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Complete characterization of sink-strengths for 1D to 3D mobilities of defect clusters: Bridging between limiting cases with effective sink-strengths calculations
在一个配套文件中，我们提出了新的解析表达式的集群汇强度（CSS）不可或缺的速率方程集群动力学的任何完整的参数化占缺陷集群人口之间的反应具有一维流动性。在这第二篇论文中，我们首先建立模拟设置规则，真正收敛的估计有效CSS的动力学蒙特卡罗，然后我们网格上的半径，旋转能量，扩散系数和浓度的广泛的反应伙伴。一些参数的对称角色被用来推断一个通用的形式，CSS的半解析表达式取决于所有这些相互作用参数：它是由各种分析极限情况下建立和拟合的过渡函数，允许它们之间的逐步切换。残差的分析表明，总体一致性相当好：只有在过渡区中才存在差异，这是由于实际过渡函数的不对称性。该表达式可以很容易地扩展到参考周围至少几百度的温度。但是进一步将CSS评估扩展到更小的扩散系数比，我们看到1D-1D迁移率的域非常扩展：对于$10^{-3}$比，计算的CSS仍然不能由相对于固定汇（1D-0）的1D-CSS正确描述，而是由已建立的1D-1D表达式描述。对于我们的典型条件集，只有当接近$10^{-6}$的比率时，1D-0 CSS才开始变得更相关。这凸显了一个反直觉的事实，即适度捕获的1D移动环（其有效移动性大大降低）的生长动力学可能不是由1D-0动力学描述的，而是由具有完全不同数量级和动力学顺序的适当校正的1D-1D CSS描述的。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Full Band Gap and Defects States in Solid-in-Solid Three Dimensional Phononic Crystals
在由体心碳化钨球嵌入铝基体制成的声子晶体中，观察到了中心在2.8MHz附近、宽度约为1MHz的弹性波纵模全带隙。还观察到由于具有氮化硅球的7球缺陷簇而导致的带隙中的两个缺陷态。透射压力场图清楚地表明，在缺陷态频率下，透射穿过掺杂晶体的超声波是从缺陷团发射的。
2012-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetrical Defect Sink Behaviour of HCP/BCC Zr/Nb Multilayer Interfaces: Bubble-Denuded Zones at Nb Layers
本文通过实验与模拟结合，揭示了ZrNb多层膜中因Nb层缺陷迁移势垒较低而在界面形成气泡贫化区的非对称辐照损伤机制，证明其抗辐照硬化与氦保留性能优于单晶和多晶材料。
2025-09-23 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
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
A real-space study of random extended defects in solids : application to disordered Stone-Wales defects in graphene
本文提出了一种研究固体中无序扩展缺陷的第一性原理、无参数、实空间方法。我们将说明的权力的技术与随机放置的斯通-威尔士缺陷的石墨烯片的应用程序，并应检查这些随机缺陷的状态密度作为其浓度的函数的签名。该技术是一般性的，足以适用于一类系统的晶格平移对称性不仅打破本地，但扩展的缺陷和缺陷集群。实空间方法将允许我们区分特定缺陷和缺陷簇的签名。
2014-01-09 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
Nucleation of second-phase near elastic defects in crystalline solids
研究了合金中弹性缺陷附近第二相的非均匀形核问题。缺陷可以是位错线或存在于结晶固体中的裂纹尖端。我们用Ginzburg-Landau方程来描述缺陷周围序参量的时空演化。该模型考虑了固体的弹性和缺陷的弹性场与序参量场的相互作用。采用有限体积法求解了控制偏微分方程的序参量。我们研究的性质的相变在附近的缺陷。
2011-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Accuracy of Quantum Monte Carlo Methods for Point Defects in Solids
量子蒙特卡罗方法，如扩散蒙特卡罗（DMC）方法是扩展系统中最精确的多体方法之一。它们的缩放使它们非常适合于固体中的缺陷计算。我们回顾了DMC计算固体所需的各种近似和以前的DMC计算固体中的点缺陷的结果。最后，我们提出了近似如何影响硅中自间隙形成能计算的准确性的估计，并预测在16（+1）原子超晶胞中，X，T和H间隙缺陷的DMC值分别为4.4（1），5.1（1）和4.7（1）eV。
2010-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Solid state defect emitters with no electrical activity
本文以4H碳化硅中的特定缺陷为例，证明存在一类在基态下具有光学活性但无电学活性的点缺陷，打破了固态缺陷发射体必然改变主体电导率的传统假设。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Geometry of Defects in Solids
本文提出了非欧几何与固体缺陷之间的联系。在缺陷的性质和物质空间的特定几何性质之间绘制对应关系不仅阐明了固体中缺陷的基本结构，而且提供了一种在物理理论中表示缺陷密度的明确方法。我们提出了一个严格的背景，从经典微分几何的相关概念，以及孤立的缺陷在晶格中的插图，激发连续缺陷密度和各种张量场之间的关系在微分几何。我们确定的黎曼-克里斯托弗张量（或曲率张量），嘉当张量（或扭转张量），和非度量张量（从度量张量的协变导数获得），与物质空间，与向错，位错和点缺陷（空位，位错，替代）的密度，分别。最后，我们对与缺陷分布有关的弹性应力场以及本理论与广义相对论之间的类比进行了讨论。
2013-12-23 cond-mat.mtrl-sci
On a universal relation for defects in solids
我们表明，缺陷数据参数相关的各种缺陷过程，例如，形成、迁移、介电弛豫参数等都服从一个普遍规律。特别地，缺陷熵与所考虑的工艺无关地随缺陷熵缩放。本文给出了SrF $_2$的一个具体例子，考虑了掺杂Ce、Eu和Gd三价离子的晶体的介电弛豫参数（R $_1$弛豫机制），阴离子Frenkel形成的参数以及阴离子空位迁移和阴离子间隙运动的参数。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci
First principles theory of the EPR g-tensor in solids: defects in quartz
本文提出了一种可靠地预测固体中顺磁缺陷的EPR g张量的理论。它是基于密度泛函理论和基于包括投影缀加波（GIPAW）的规范方法来计算全电子磁响应的。与现有的量子化学和实验数据的选择双原子自由基的方法进行了验证。然后我们进行了EPR ${\rm g} $ -张量在固态下的第一次预测，发现结果与实验非常符合的$E'_1$和替代的P缺陷中心在石英。
2001-12-21 cond-mat.mtrl-sci
A remark on the negative activation volume for defects in solids
从高于其玻璃化转变温度$T_g$的温度淬火的玻璃态材料的老化过程的演变，当绘制松弛焓与体积减少的关系图时，导致与接近$T_g$的等温压缩率相当的斜率。这一经验结果在早期的出版物中得到了解释（V. Katsika-Tsigourakou，G. E. Zardas J. Non-Cryst. Solids 356（2010）179-180）中描述。在这里，我们表明，相同的模型能够解释固体中的负缺陷激活的罕见情况。
2017-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Microcracks and inhomogeneously distributed defects in solids
本文提出了晶体中微缺陷局部非均匀随机分布的概念。本文提出了一种计算含非均匀分布缺陷固体的某些物理性质的方法。这种不均匀性的一系列物理性质的贡献进行了计算和讨论。这种贡献超过了均匀分布的缺陷的数量级。计算了非均匀性对电导率、霍尔效应和磁电阻的贡献。考虑了非均匀位错晶体的弹性能和体积。结果表明，在裂纹扩展过程中，随机位错的弹性能的弛豫促进了这一过程。这些结果解释了过度变形金属的分层现象。
2007-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Complete characterization of sink-strengths for mutually 1D-mobile defect clusters: Extension to diffusion anisotropy analog cases
模拟超过秒的微观结构演变的系统，涉及几乎非热或非常快的扩散物种，如自填隙原子（SIA）集群目前依赖于平均场或粗粒化技术。速率方程集团动力学（RECD）是处理辐照微观结构或第二相沉淀最常用的方法。RECD的重要输入参数是吸收率，也称为簇汇强度（CSS）。这些数量至关重要地取决于集群的相互作用和扩散的方式，特别是对所涉及的随机扩散过程的维数。正如理论和实验所证实的那样，SIA团簇以一维方式迁移（可能具有随机取向变化）。这使得相关CSS的计算复杂化。当涉及到一个一维移动物种和一个固定的反应伙伴（“1D-0”反应）的表达式是相当众所周知的，以及包括随机旋转（“1DR-0”反应）的扩展。在文献中提出了相同的1D-移动物种之间的竞争的CSS表达式，但不同簇类之间的1D-1D竞争的一般情况是未知的。在这里，我们提出了这样的一般表达式，原来依赖于捕获半径的相互作用的集群人口，浓度和显着的比例，其各自的扩散系数通过幂律。相同的幂律公式被发现为1D-3D的摩擦，但具有不同的指数，从而出现作为所涉及的随机运动的维数的签名。CSS的这些极限情况被建立，它们最终在RECD计算中实现。与耗时的动力学蒙特卡罗模拟的比较完全验证了他们的表达，而不需要任何多汇项。
2022-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Excitonically-Induced Mechanisms of Inelastic Processes in Rare-Gas Solids
讨论了稀有气体固体中永久性晶格缺陷的形成模型，重点讨论了固体Ar中点缺陷的形成。利用选择真空紫外光谱方法研究了电子激发引起的原子大尺度位移过程。发现Frenkel缺陷形成的本征激子机制和非本征里德伯态诱导的激发态机制共存。
2004-08-07 cond-mat.mtrl-sci
New Methods for Calculating the Free Energy of Charged Defects in Solid Electrolytes
介绍了一种计算带电缺陷对离子晶体构型自由能贡献的方法。本文将与温度无关的Wang-Landau蒙特卡罗方法应用于一个简单的固体电解质模型，该模型由晶格上的带电荷的正缺陷和负缺陷组成。在周期性边界条件下计算了晶格上的静电能，并将其用于计算该系统的态密度和热力学势。作为缺陷浓度和温度的函数的自由能被精确地描述由一个定期的解决方案模型高达10%的缺陷的浓度，远远超出了理想溶液理论所描述的范围。该方法，补充了短期的能源条款，建议作为一种替代自由能的方法，需要在一定的温度范围内进行一些模拟。
2013-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the Formulation of Charged Defect in Solids
该研究重新审视固体带电缺陷的表述，通过追踪总能计算的参考能证明势对齐修正为零、经典Markov-Payne修正准确，还推导了四极修正表达式，在小超胞中实现了准确的缺陷形成能计算，并解释了2+价金刚石空位收敛慢的原因。
2024-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Identifying the ground state structures of point defects in solids
点缺陷是晶体材料的普遍特征。它们的识别通常通过将实验测量与理论模型相结合来解决。然而，模拟缺陷的标准方法容易丢失与理想化晶体学环境中的能量降低重建相关的基态原子构型。丢失的基态会影响计算性能的准确性。为了解决这个问题，我们报告了一种方法来有效地导航缺陷的配置景观使用有针对性的债券扭曲和嘎嘎作响。将我们的工作流程应用于一系列材料（$\rm CdTe$、$\rm GaAs$、$\rm Sb_2S_3$、$\rm Sb_2Se_3$、$\rm CeO_2$、$\rm In_2O_3$、$\rm ZnO$、N- $\rm TiO_2$）揭示了通过常规局部最小化技术未发现的每个主体晶体中的对称性破缺。点缺陷畸变按相关的物理化学因素分类。我们证明了这些缺陷的扭曲衍生的属性，包括形成能，浓度和电荷跃迁水平的影响。我们的工作为不完美固体的定量建模向前迈进了一步。
2022-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Noble gas functional defect with unusual relaxation pattern in solids
通过第一性原理计算，本研究挑战惰性气体化学惰性的传统观点，证明其在功能氧化物中可作为功能缺陷，改变电子局域态并显著影响材料性质。
2023-06-21 cond-mat.mtrl-sci
$Ab$ $initio$ Study of Substitutional Defects in Li$_{3}$OCl Solid Electrolyte for Li-ion Batteries
University of Missouri Research Reactor, University of Missouri（密苏里大学研究反应堆，密苏里大学）；Department of Physics and Astronomy, University of Missouri（密苏里大学物理与天文学系）；Materials Science and Engineering Institute, University of Missouri（密苏里大学材料科学与工程研究所）；Department of Chemical and Biomedical Engineering, University of Missouri（密苏里大学化学与生物医学工程系）
本研究通过密度泛函理论计算，探讨了中子辐照产生的B、He、H替代缺陷对反钙钛矿固态电解质Li$_3$OCl缺陷化学的调控作用，为全固态电池材料设计提供了新策略。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Normal modes, and acoustic properties, of an elastic solid with line defects
描述了具有随机分布的线缺陷的连续固体的简正模，这些线缺陷的行为类似于弹性弦。这些弦与体中的弹性波相互作用，产生波的色散和衰减。如在非晶材料中，作为频率$ω$的函数的衰减对于低频表现为$ω^4$，并且随着频率增加，交叉到$ω^2$，然后在$ω$中变为线性。色散在频率上衰减为四次和二次的频率范围内为负。明确的公式提供了这些属性的弦态密度。{因此，连续介质力学既可以应用于晶体材料，也可以应用于类似长度尺度的非晶体材料。}讨论了将该模型与非晶材料的微结构联系起来的可能性。
2014-09-23 cond-mat.mtrl-sci
First-principles computational study of defect clustering in solid solutions of ThO$_{2}$ with trivalent oxides
用电子密度泛函理论（DFT）研究了萤石型ThO $_{2}$与三价阳离子（Sc，In，Y，Nd，La）氧化物固溶体中的混合和缺陷有序的热力学.通过DFT计算的晶格代数技术枚举的结构，我们确定了最低能量的模式，为四个单独的掺杂剂浓度的缺陷集群。最稳定的结构的特征在于氧亚晶格上最近邻空位之间的排斥相互作用。相对于组成氧化物的形成的结晶度对于所考虑的所有掺杂剂都是正的，并且显示出随着三价掺杂剂的尺寸和电负性的减小而在量值上减小的趋势。由于La掺杂剂的小的正形成势和低的氧空位结合能，预测La $_{2}$ O $_{3}$ -ThO $_{2}$固溶体相对于所考虑的其它异价掺杂剂具有相对高的离子电导率。我们的研究结果进行了比较，为更广泛的研究ZrO $_{2}$和CeO $_{2}$萤石结构的三价阳离子的固溶体。
2010-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Distribution of Formation and migration energies of point defects in concentrated solid-solution alloys: Ni_{0.5}Co_{0.5}, Ni_{0.5}Fe_{0.5}, Ni_{0.8}Fe_{0.2} and Ni_{0.8}Cr_{0.2}
利用从头计算和特殊的准随机结构，我们表征了Ni基固溶体合金Ni_{0.5} Co_{0.5}，Ni_{0.5} Fe_{0.5}，Ni_{0.8} Fe_{0.2}和Ni_{0.8} Cr_{0.2}中缺陷形成能和迁移势垒的分布.由于缺陷形成能敏感地依赖于元素的化学势，我们已经开发出一种计算效率高的方法来确定它，考虑到全球的组成和本地的短程顺序。我们发现，在这四种元素中，Fe对Ni的合金化作用最大。结果表明，空位和间隙原子的迁移能分布存在一个重叠区，这将有利于它们之间的复合。
2016-08-03 cond-mat.mtrl-sci
X-ray nanoimaging of crystal defects in single grains of solid-state electrolyte AlxLi7-3xLa3Zr2O12
与传统的液体电解质电池相比，全固态锂电池有望在能量密度和安全性方面取得显著改善。Al掺杂的AlxLi 7 - 3xLa 3 Zr 2 O 12（LLZO）固态电解质由于其高离子电导率和良好的热、化学和电化学稳定性而显示出优异的潜力。然而，LLZO的电化学和机械性能的进一步改善需要对其局部微观结构的深刻理解。在这里，我们采用布拉格相干衍射成像调查的原子位移内的单个晶粒的LLZO与各种Al掺杂浓度，导致立方，四，和四-四混合结构。我们观察到共存的领域中的不同的晶体取向的tetraxide结构。我们进一步表明，Al掺杂导致晶体缺陷，如位错和相边界的混合相和双相晶粒。该研究解决了Al掺杂对LLZO单个晶粒内的纳米结构的影响，这对于固态电池的未来发展具有参考价值。
2021-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Overscreening and Underscreening in Solid-Electrolyte Grain Boundary Space-Charge Layers
多晶固体可以表现出与等效单晶样品显著不同的材料性质，部分原因是移动点缺陷自发重新分布到邻近晶界的所谓空间电荷区域。这些空间电荷区域的一般分析形式仅在稀释极限中是已知的，其中缺陷-缺陷相关性可以被忽略。使用三维库仑格子气的动力学蒙特卡罗模拟，我们表明，在非稀固体电解质中的晶界空间电荷区域表现出过屏蔽-阻尼振荡空间电荷配置文件-和欠屏蔽-衰减长度长于相应的德拜长度，并随着缺陷-缺陷相互作用强度的增加而增加。过屏蔽和欠屏蔽是浓缩液体电解质中的已知现象，并且在固体电解质空间电荷区域中观察到功能类似的行为表明，相同的基本物理驱动两类系统中的行为。因此，我们希望开发的理论方法来研究非稀释液体电解质，以同样适用于未来的研究固体电解质。
2021-04-01 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
Native point defects and low $p$-doping efficiency in $Mg_2 (Si,Sn)$ solid solutions: A hybrid-density functional study
我们进行混合密度泛函计算，调查带电的缺陷形成能量的原生点缺陷的$Mg_2 Si$，$Mg_2 Sn$，和它们的固溶体。通过混合密度泛函的带隙校正被发现是至关重要的，以确定在这些材料中的带电缺陷密度。对于$Mg_2 Si$，$Mg$材料占主导地位，并提供无意的$n$型导电性。另外，由于$Mg$空位可以在$Mg$贫乏的$Mg_2 Sn$中占主导地位，因此对于$Mg_2 Sn$，$p$型导电性是可能的.然而，在$Mg_2 Sn$中存在低形成能缺陷如$Mg_{Sn}^{1+}$和$I_{Mg}^{2+}$及其扩散可引起空穴载流子的严重电荷补偿，导致低的$p$型掺杂效率和热退化。我们的研究结果表明，除了非本征掺杂策略，合金化的$Mg_2 Si$与$Mg_2 Sn$下$Mg$ -穷人的条件将是必要的，以提高$p$型导电性与较少的电荷补偿。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Energetics of thermal inactivation of excitonically-induced defect formation in rare-gas solids
通过拟合在同步辐射选择性光激发下测量的缺陷形成速率与温度的关系，得到了稀有气体固体中激子诱导缺陷形成的热失活热力学参数。
2007-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Physics of band-filling correction in defect calculations of solid-state materials
本文系统研究了宽带隙绝缘体缺陷计算中后处理能带填充修正的物理机制，揭示了超胞尺寸对电子结构（含深能级）的显著影响，并强调能带填充计算需考虑缺陷引起的电子结构变化及收敛性，为提升缺陷形成能预测精度提供了关键指导。
2023-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Total transmission and total reflection of acoustic wave by zero index metamaterials loaded with general solid defects
本文研究了声波在含有一般固体缺陷的零折射率超材料波导中的传输特性。通过调整固体缺陷的参数可以实现全透射和全反射。我们全面地研究了固体缺陷的纵/横波速度对声波在波导中传播的影响。一个二维（2D）的零折射率的声学晶体（AC）系统被用来实现这些有趣的传输特性。因此，我们的工作提供了更多的可能性，通过ZIM操纵声波传播。
2013-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Crack Formation in Ceramic Films Used in Solid Oxide Fuel Cells
固体氧化物燃料电池（SOFC）的制造涉及多层陶瓷结构的制造，对于该多层陶瓷结构，约束烧结在许多情况下是关键的处理步骤。在烧结结构中经常观察到缺陷，但它们在烧结过程中的形成并不清楚。在这项工作中，各种陶瓷薄膜制备丝网印刷和各种缺陷观察。有些薄膜出现泥裂缺陷，而另一些则出现分布的大孔隙。泥裂纹缺陷被发现起源于存在于生膜中的细裂纹的网络，并且在干燥和粘合剂烧尽期间形成。控制这些早期阶段对于生产无裂纹薄膜至关重要。为了研究缺陷在烧结过程中如何演变，使用压痕在绿色薄膜中引入人工裂纹。据观察，裂纹开口总是在约束烧结过程中增加。相比之下，类似的初始裂纹可以在共烧结过程中闭合和愈合。
2015-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Grain Boundaries and Surfaces on Electronic and Mechanical Properties of Solid Electrolytes
本文通过构建11种固体电解质的590个表面和晶界库，揭示扩展缺陷会降低晶界分离能和断裂韧性、引入带隙内电子界面态，从而解释全固态电池中固体电解质的优先开裂及电化学行为。
2024-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of Exciton Self-Trapping Induced Defect Accumulation in Rare-Gas Solids
本文用选择性真空紫外光致发光方法研究了稀有气体固体中由于激子自陷而引起的缺陷积累过程的动力学。应用稀有气体样品中缺陷积累的简单动力学模型拟合了固体氘和氖的发光剂量依赖关系。通过对“缺陷”子带发光强度随时间的变化关系进行线性变换，得到了特征动力学参数。
2009-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Cluster dynamics modeling of hydrogen saturation retention in tungsten with a universal trapping-site sink strength
提出随时间变化的通用俘获位点汇强度模型并纳入团簇动力学，定量再现钨中氘滞留饱和及深度分布，揭示临界注量下晶界与缺陷的主导机制转变。
2025-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Point defect in solids: Shear dominance of the far-field energy
结果表明，各向同性固体中远离点缺陷的弹性能主要是剪切弹性能。的计算，这是基于一个标准的偶极子展开，表明无论多大或小的体积模量相比，剪切模量，小于10%的远点缺陷能量与体积变化。
2007-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Influence of phonon and electron excitations on the free energy of defect clusters in solids: A first-principles study
虽然固体中纳米结构演化的许多过程发生在高温下，但从基态能量学获得的基本数据用于这些现象的建模。为了说明声子和电子激发对缺陷团簇自由结合能的影响，采用第一性原理计算对bcc Fe中的空位-溶质对以及空位和Cu的二聚体、三聚体和四聚体进行了计算.基于等体积（CV）和零压（ZP）条件下含缺陷超原胞在基态的弛豫所确定的平衡原子位置，在简谐近似的框架下计算了声子激发对自由结合能的贡献.电子激发的贡献是使用相应的基态数据的电子态密度。准谐波校正的ZP为基础的结果不产生显着的变化，在相关的应用程序的温度范围内。在1000 K的最大减少/增加的ZP为基础的数据的自由结合能的绝对值相对于相应的基态值被发现的空位-W（43%）/空位-Mn（35%）对。这些结果清楚地表明声子和电子激发对缺陷团簇自由结合能的贡献通常是不可忽略的。空位和铜二聚体、三聚体和四聚体的自由结合能的一般行为与空位-溶质对的自由结合能的一般行为相似。所得结果对研究固体中缺陷团簇的热力学和动力学具有普遍意义。
2016-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Line and Point Defects in Nonlinear Anisotropic Solids
本文给出了具有分布线缺陷和点缺陷的非线性各向异性固体应力场的解析解。特别是，我们确定的应力场i）的平行圆柱对称分布的螺旋位错在无限正交各向异性和单斜介质中，ii）圆柱对称分布的平行楔向错在无限正交各向异性介质中，iii）分布的刃位错在正交各向异性介质中，和iv）球对称分布的点缺陷在横向各向同性球。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Continuum mechanics of the interaction of phase boundaries and dislocations in solids
线缺陷表示奇异性由于终止不连续的弹性位移和梯度场的连续力学的发展。发展的目的是为应用程序耦合相变，晶界和塑性相关的现象，在个别线缺陷和畴壁的水平。连续分布的缺陷的方法是作为一个推广的离散，孤立的缺陷的情况下。平衡响应和耗散驱动力方面的框架无差异和非负机械耗散的本构指导。一个微分几何解释的缺陷运动学，并指出了相对简单的实际采用的运动学。理论的运动学结构强烈地指出耗散与严格变形相容性的不相容性。
2016-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Interconnection of point defect parameters in solids with bulk properties: Application to diamond
我们表明，缺陷熵和缺陷的缺陷在金刚石中的空位形成的焓的值，有一个比例，这是一个预测的模型提出了四十年前。这个模型，它互连的形成吉布斯能与体弹性和膨胀率的数据，最近也被发现的价值在高$T_c$ -超导体，以及在玻璃形成液体。
2017-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Comments on the elastic properties in solid solutions of silver halides
近年来，第一性原理微观计算，使用广义梯度近似，出现了固体混合系统$AgCl{_x}Br_{1-x}$在各种组成。在这里，我们提出了一个模型，可以估计的压缩性的混合晶体的端元单独的压缩性。该模型使用单个参数，即，缺陷体积的可压缩性，当考虑到通过将“外来分子”添加到作为缺陷体积的主晶体而产生的体积变化时。
2017-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Producing Virtually Defect Free Nanoscale Ripples by Ion Bombardment of Rocked Solid Surfaces
用宽入射离子束轰击固体表面经常会产生纳米尺度的表面波纹。阻止采用离子轰击作为纳米制造工具的主要障碍是通常形成的图案中的高密度缺陷。我们的模拟结果表明，离子轰击可以产生几乎无缺陷的涟漪的表面上的元素固体，如果样品是同时和周期性地摇摆轴正交的表面法线和入射光束的方向。我们还研究了摇摆产生高度有序的波纹所需的条件，并讨论了我们的模拟结果可以通过实验重现。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics and kinetics of solids fragmentation at severe plastic deformation
发展了非平衡演化热力学的方法。它有助于在绝热近似下描述缺陷形成的过程。基本方程组取决于初始缺陷分布（位错和晶界）。根据不同极限结构类型的实现域确定了相图。从内能的角度研究了几种缺陷类型对极限结构形成的相互作用。找到了两种极限结构形成的条件，并在绝热近似下研究了缺陷密度稳态值建立的动力学。在这种方法中，位错密度的变化遵循晶界密度的演变。结果表明，在极限结构中，晶粒尺寸随着弹性应变的增加而减小。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Dissipative Interaction and Anomalous Surface Absorption of Bulk Phonons at a Two-Dimensional Defect in a Solid
我们预测一个极端的敏感性的耗散损耗的共振相互作用的体声子在固体中的二维缺陷。我们表明，在2D缺陷的横向声子的全共振反射，前面所述的没有考虑耗散，只发生在极限的非常弱的耗散和改变成几乎全透射相对较弱的体吸收。异常的横向声子的表面吸收，当一半的入射声能被吸收在2D缺陷，预测的情况下，“中间”体耗散。
1998-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Interconnection of point defect parameters in solids with bulk properties: A review
大约60年前和30年前，分别提出了两个模型来描述缺陷吉布斯能g^i与体性质的相互关系。由齐纳提出的一种假设是，g^i可以解释为使晶格产生应变的功，因此它与固体的剪切模量成正比。另一种认为，由于g^i对应于等压等温过程，因此它应该与等温体积模量和每个原子的平均体积成比例。这两个模型的结果进行了比较，为不同的过程（缺陷形成，自扩散激活，异质扩散）在各种固体，包括金属（面心立方，体心立方和tetraxide）以及固体，表现出超离子行为。我们发现后一个模型比前一个模型做得更好。
2017-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Lithium Metal Penetration Induced by Electrodeposition through Solid Electrolytes: Example in Single-Crystal Li6La3ZrTaO12 Garnet
固体电解质被认为是使用锂金属作为负电极的可再充电电池中的潜在使能组分，从而可以安全地获得比当今锂离子电池可获得的更高的能量密度。为此，固体电解质必须能够抑制形态不稳定性，所述形态不稳定性导致较差的库仑效率，并且在最坏的情况下导致内部短路。在这项工作中，锂电沉积实验进行使用单晶Li6La3ZrTaO 12石榴石作为固体电解质层，以调查的因素，确定是否发生锂渗透通过脆性无机固体电解质。在这些单晶中，排除了晶界作为锂金属传播的可能路径。然而，维氏显微压痕用于引入已知尺寸的尖锐表面缺陷。使用operando光学显微镜，发现锂金属渗透有时在这些受控的表面缺陷处开始，并且当存在不同尺寸的多个凹痕时，优先从最大的缺陷传播。然而，第二类缺陷被认为是同样或更重要的。在表面集电器的周边，增强的电沉积电流密度导致锂金属填充的裂纹开始并生长至穿透，即使当大的维氏缺陷非常接近时。模拟的实验配置的电场浓度，它表明，在字段中的增强因子5可以很容易地发生在10微米的集电器的不连续性，我们解释为电化学机械应力的起源导致故障。这样的场放大可以确定超临界表面缺陷在电沉积期间支配锂金属传播的位置，从而压倒其他地方存在的较大缺陷。
2018-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Two Modes of Solid State Nucleation - Ferrites, Martensites and Isothermal Transformation Curves
当结晶固体如铁在结构转变过程中被冷却时，其最终的微观结构敏感地取决于冷却速率。例如，在过渡过程中绝热冷却会产生平衡的“铁素体”，而快速冷却则会产生亚稳的孪晶“马氏体”。目前还没有理论框架来理解这两种微观结构获得的动力学和条件。现有的马氏体动力学理论用弹性应变描述了这种转变，而没有对铁素体的出现做出任何解释。在这里，我们提供了非弹性变量{ \it即}所起的关键作用的证据，动态生成的界面缺陷。一个分子动力学（MD）模拟的模型2维（2D）的固态转变揭示了两种不同的成核模式取决于淬火温度。在高温下，在成核前沿产生的缺陷迅速松弛，从而产生各向同性生长的“铁氧体”。在低温下，缺陷的松弛非常缓慢，迫使原子沿着特定方向协调运动。这导致了一个孪生的临界核，它以与声音相当的速度迅速增长。基于我们的MD结果，我们提出了一个固态形核理论，涉及弹性应变和非弹性缺陷，成功地描述了铁素体和马氏体的转变。我们的工作提供了有用的见解，如何制定一个一般的动力学固态转换。
2001-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the momentum distributions of annihilating electron-positron pairs in solids
测量正电子湮没辐射的多普勒展宽或两个湮没伽马量子之间的角相关性反映了正电子在材料中看到的电子动量分布。固体中的空位型缺陷使正电子局部化，测量的光谱对缺陷的详细化学和几何环境敏感。然而，测量的信息是间接的，当使用它在缺陷识别比较与理论预测的光谱是必不可少的。本文提出了一种计算固体中正负电子对湮灭时动量分布的计算方法。用全电子投影缀加波方法描述价电子态及其与离子核的相互作用，用原子轨道描述核态。我们应用我们的数值方案选定的系统和比较三种不同的增强（电子-正电子相关）计划以前使用的密度泛函理论内的湮灭电子-正电子对的动量分布的计算。我们表明，使用状态相关的增强方案导致更好的结果比位置相关的增强因子的情况下，不同系统之间的多普勒频谱的比率。此外，我们证明了我们的计划研究空位型缺陷的金属和半导体的适用性。特别地，我们研究了正电子在空位型缺陷处所产生的力对离子弛豫的影响。
2005-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Defect-Induced Magnetism in Solids
在过去的几年中，名义上非磁性固体的数量显示出磁序由某种缺陷引起的不断增加。从单元素材料石墨到几种共价键合的非磁性化合物，空位和/或非磁性原子等缺陷对触发磁序的影响引起了实验学家和理论家的兴趣。我们回顾和讨论的主要理论方法，以及最近获得的实验证据的基础上不同的实验方法，支持存在的缺陷诱导磁性（DIM）在非磁性以及磁性材料。
2013-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Deep Learning Analysis of Defect and Phase Evolution During Electron Beam Induced Transformations in WS2
了解固态相变和反应背后的基本机制是优化许多技术相关材料所需功能特性的关键。扫描透射电子显微镜（STEM）的最新进展允许实时可视化材料中的固态转变，包括由电子束和温度引起的转变，具有原子分辨率。然而，尽管不断扩大的高分辨率数据采集的能力，推断的动力学和热力学的过程和单个缺陷的动力学和相互作用的信息是最小的，由于所收集的数据量的手动非原位分析的固有限制。为了解决这个问题，我们开发了一个用于动态STEM成像的深度学习框架，该框架经过训练，可以找到打破晶格周期性的结构（缺陷），并将其应用于映射掺杂Mo的层状WS2中的固态反应和转换。该框架允许在几秒钟内从原始STEM数据（单个图像和电影）中提取数千个晶格缺陷，然后使用无监督聚类方法将其分类为不同的类别。我们进一步扩展了我们的框架，以提取硫空位的扩散参数，并分析了与由Mo掺杂剂和硫空位组成的缺陷复合物的不同配置之间的切换相关的跃迁概率，从而深入了解点缺陷动力学和反应。这种方法是通用的，它的应用，束诱导反应允许映射在原子水平上的固体化学转化途径。
2018-08-16 cond-mat.mtrl-sci
