Theory of the electronic structure of dilute bismide and bismide-nitride alloys of GaAs: Tight-binding and k.p models
将稀浓度的铋（Bi）添加到GaAs中以形成GaBiAs合金导致带隙能量Eg的大幅降低，伴随着自旋轨道分裂能量（delta_SO）的显著增加，导致对于约10%Bi组合物的Eg < delta_SO区域，这在技术上与高效光子器件的设计相关。四元合金GaBiNAs为带隙调节提供了进一步的灵活性，因为氮和铋都可以独立地引起带隙减小。本文采用sp 3s紧束缚和14带k.p模型研究了GaBiAs和GaBiNAs合金的电子结构。我们的结果与现有的实验数据吻合得很好。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Theory for the electromigration wind force in dilute alloys
提出了稀合金中原子电迁移风力的多重散射公式。该理论通过空位机制描述电迁移。该方法用于计算具有密排晶格结构的各种主体金属（即铝、贵金属铜、银和金以及$4d$过渡金属）中的电迁移的风价。铝和贵金属的自电迁移结果与实验数据进行了比较。对于$4d$金属小风价被发现，这使得这些金属有吸引力的候选人的直接价的实验研究。
1997-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamics of vacancies in concentrated solid solutions: From dilute Ni-alloys to the Cantor system
采用巨正则Monte-Carlo（MC）方法研究了（CoCrFeMn）$_{1-x_\mathrm{Ni}}$ Ni $_{x_\mathrm{Ni}}$系列合金在有限温度下的空位浓度.从经典的原子间势计算的空位形成能，并表现出由于不同的化学环境的空出的网站的分布。在稀合金中，这种分布具有多个离散峰，而浓合金表现出单峰分布，因为存在具有相似空位形成能的许多不同化学环境。MC模拟使用一个数值有效的键计数模型证实，空位浓度，即使在集中的合金可以计算由所建立的麦克斯韦-玻尔兹曼方程加权给定的形成能的分布。计算了（CoCrFeMn）$_{x_\mathrm{Ni}}$ Ni $_{1-x_\mathrm{Ni}}$中空位浓度随Ni含量的变化，证明了热力学模型与巨正则蒙特卡罗模拟结果的良好一致性。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Skew scattering in dilute ferromagnetic alloys
从第一性原理出发，研究了自旋轨道耦合、磁性和杂质散射相互交织的稀磁合金中霍尔效应的斜散射问题.我们的主要目的是确定化学趋势，并制定出简单的规则，在费米表面的杂质和主机状态的大斜散射，特别强调在同一个系统中的自旋和异常霍尔效应的相互作用。通过参考三种不同的\emph{ab initio}方法，基于不同的近似相对于电子结构和输运性质的预测趋势的基准。
2015-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Radiation-induced segregation in dilute Re-W solid solutions
在高稀释度合金中，辐照时发生的偏析现象是一种不寻常的现象，至今仍无法从理论上加以解释。利用从头计算，我们能够解释的起源辐射诱导的钨-铍合金中的偏析。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
12-band $\textbf{k}\cdot\textbf{p}$ model for dilute bismide alloys of (In)GaAs derived from supercell calculations
在（In）GaAs中掺入微量铋（Bi）已被证明会产生独特的电子性质，原则上可以用于设计高效率的电信激光器。这激发了这些稀铋化物合金的电子结构的简单模型的发展，其可用于评估其作为光学应用的候选材料系统的潜力。在这里，我们开始使用详细的计算的基础上的$sp^{3}s^{*}$紧束缚模型的（In）GaBi $_{x}$ As $_{1-x}$，以验证在这些合金中的价带-反交叉相互作用的存在。基于紧束缚模型，导出了稀二酰二亚胺合金的12带$\textbf{k}\cdot\textbf{p}$哈密顿量。我们表明，从12带模型得到的能带结构是在良好的协议与全紧束缚超原胞计算。最后，我们将12带模型应用于In $_{0.53}$ Ga $_{0.47}$ Bi $_{x}$ As $_{1-x}$，并将计算的带隙和自旋轨道分裂的变化与在一系列MBE生长的In $_{0.53}$ Ga $_{0.47}$ Bi $_{x}$ As $_{1-x}$ /InP层上进行的各种光谱测量进行比较。
2013-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Polytypes of long-period stacking structures synchronized with chemical order in a dilute Mg-Zn-Y alloy
在Mg-1at.% Zn-2at.% Y合金，它们是密排原子层交替AB堆积的hcp Mg结构的长周期堆积衍生物。原子分辨率的Z-衬度成像清楚地表明，该结构是长周期的化学有序以及堆叠有序;沿堆叠方向的独特的化学顺序发生同步与局部故障堆叠的AB 'C'A，其中B'和C'层通常由Zn/Y原子富集。
2011-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure evolution in dilute carbide Ge$_{1-x}$C$_{x}$ alloys and implications for device applications
本文从理论上分析了高失配稀相四族合金Ge $_{1-x}$ C $_{x}$的电子结构演化。对于有序合金超晶胞，我们证明了C掺入强烈扰动的导带（CB）结构，通过驱动杂化的$A_{1}$对称的线性组合的Ge状态躺在接近CB边缘的能量。这导致在超稀极限下，合金CB边缘主要由Ge基质半导体的L点CB边缘状态的$A_{1}$对称线性组合形成。我们的计算描述了一个“准直接”合金带隙的出现，它保留了一个显着的间接锗L点CB边缘字符的混合物。然后，我们分析了现实的（大的，无序的）Ge $_{1-x}$ C $_{x}$合金超晶胞的电子结构的演变为C成分高达$x = 2$ %。我们发现，短程合金无序引入的分布在低于Ge CB边缘的能量的局部状态，这些状态获得最小的直接（$Γ$）字符。我们的计算表明，强大的内在非均匀能量加宽的CB边缘布洛赫字符，驱动Ge主机矩阵和C-相关的局域态之间的杂交。我们的计算确定的趋势是显着不同的预期的基础上最近提出的解释的CB结构的基础上带反交叉模型。我们的研究结果对设备应用的影响进行了讨论。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Resonant X-Ray Scattering from the Surface of a Dilute Hg-Au Alloy
我们提出了第一个共振X射线反射率测量从液体表面。液态Hg-Au合金系统的表面结构刚刚超过0.14at%Au在Hg中的溶解度极限，先前已被证明表现出独特的表面相，其特征在于具有复杂温度依赖性的低密度表面区域。在本文中，我们提出了反射率测量附近的金LIII边缘，0.2at%的金在汞在室温下。数据与表面区域中的Au浓度一致，其可以不大于约30at%。这些结果排除了以前的建议，纯金层在合金表面偏析。
2004-12-06 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation on diffusion mechanism of alloying elements in dilute Zr alloys
杂质在Zr中的扩散对于Zr合金的许多应用，特别是对于它们在核反应堆包壳中的应用是潜在重要的。然而，关于哪些元素是空位与间隙扩散体，目前存在显著的不确定性，这可以抑制对它们在不同温度、辐照和合金化条件下的行为的理解和预测。因此，采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，预测了14种替代型合金元素在六方密排Zr中的稀杂质扩散系数随温度的变化.用八频率模型对空位介导的扩散进行建模。间隙的扩散的贡献估计从间隙的形成和选择迁移能量。在9个高对称性间隙网站的每个杂质的形成能进行了测定，包括显着的影响热膨胀。每个溶质在HCP锆中的主导扩散机制被确定在计算的空位介导的活化能，间隙活化能的下限和上限，和形成熵，提出了一个粗略的溶质的金属半径的关系。据预测，Cr，Cu，V，Zn，Mo，W，Au，Ag，Al，Nb，Ta和Ti都主要通过间隙机制扩散，而Hf，Zr和Sn可能主要是在低温下的空位介导扩散体和在高温下的间隙扩散体，尽管这些元素在高温下的机制的识别是相当不确定的。
2018-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion behavior in diluted ($Fe,Cr$) alloys: An environment for H diffusion in ferritic steels
杂质扩散系数完全由低成本的经典分子静力学技术（CMST）获得。特别是，我们展示了如何CMST是适当的，以描述介导的空位机制的杂质扩散行为。在五频模型的背景下，CMST允许计算所有的微观参数，即：空位形成的自由能，空位-溶质结合能和所涉及的跳跃频率，从它们，我们得到的宏观输运幅度，如：相关因子，溶剂增强因子，Onsager和扩散系数。此外，我们首次报告的溶质-空位配对物种的扩散系数的行为。我们在稀释的NiAl和AlU f.c.c.合金.我们的研究结果是在完美的协议与现有的实验数据为两个系统和预测，NiAl的溶质扩散通过空位交换机制，而对于AlU系统，空位拖动机制发生。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Uncommon clustering in dilute Ti-Fe alloys
我们提出了第一性原理模拟的结果稀Ti-Fe，淬火钛基过渡金属合金的典型代表。我们已经证明，超过溶解度限制，这种合金不能被描述在常见的替代和填隙合金。相反，非常稳定的本地集群形成在低温hcp和高温bcc相的合金，几乎相同的本地结构。这给出了一个几何阻挫态的例子，并解释了很久以前发现的这个系统的穆斯堡尔谱的不寻常的浓度行为。
2020-03-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Planar Solidification from Undercooled Melt: An Approximation of a Dilute Binary Alloy for a Phase-field Model
采用相场模型研究了过冷熔体的平面凝固。在杂质浓度较低的情况下，得到了溶质场和相场。这些解在界面运动速度为零的极限下给出了平衡分配系数和液相线斜率。在高生长速度下，得到了溶质场和相场的渐近展开式，以及扩散速度与相场模型参数之间的关系。与数值计算的比较。
2004-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Diffusion Lengths in Dilute Cu(Ge) and Ag(Sn) Alloys
我们用电流垂直面（CPP）交换偏置自旋阀直接测量了N = Cu（2.1at.%）的自旋扩散长度lsf Ge）和Ag（3.6at.% Sn）合金。我们发现lsf（Cu_2%Ge）= 117+10 ~（-6）nm，lsf（Ag_4%Sn）= 39 +/-3 nm.该lsf（Cu2%Ge）与从Ge在Cu中的独立自旋-轨道横截面测量得到的值lsf（Cu2%Ge）= 121 +/- 10 nm的良好一致性定量地验证了用于CPP-MR数据分析的Valet-Fert理论对比以前所做的大几倍的层厚度的使用。从lsf（Ag4%Sn）的值，我们预测了Sn杂质在Ag中的ESR自旋轨道截面。
2008-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion behavior in Nickel-Aluminium and Aluminium-Uranium diluted alloys
杂质扩散系数完全由低成本的经典分子静力学技术（CMST）获得。特别是，我们显示CMST是适当的，以描述介导的空位机制的杂质扩散行为。在五频模型的背景下，CMST允许计算所有的微观参数，即：空位形成的自由能，空位-溶质结合能和所涉及的跳跃频率，从它们，我们得到的宏观输运幅度，如：相关因子，溶剂增强因子，Onsager和扩散系数。具体来说，我们在f.c.c.中执行计算。稀释的Ni-Al和Al-U合金。溶剂和溶质物种的示踪剂扩散系数的结果与现有的两个系统的实验数据一致。我们的结论是，在Ni-Al和Al-U系统溶质原子迁移的直接交换与空位在所有的温度范围内，有可用的实验数据。在Al-U的情况下，在低于550 K的温度下可以发生空位拖曳机制。
2014-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of n-type dilute magnetic semiconductor property observed in amorphous AlNO alloy thin film incorporated with dilute nitrogen at 300K
采用射频反应磁控溅射高纯（99.999%）铝靶，以高纯（Ar + N2）混合气体为溅射气体，在石英衬底上制备了薄膜。气体混合物中Ar和N2的百分比比率分别为95%和5%。X射线光电子能谱学（XPS）和X射线能谱（EDX）分析表明，在稀氮存在下，Al优先与残余氧反应生成Al 2 O3，而氮则掺入其中，体膜的化学计量比为Al2N0.38O3.1。磁性和电学性能测试表明，该薄膜在300 K时具有n型稀磁半导体（DMS）特性。薄膜的电阻率为6.3 Ω·cm，载流子迁移率为5.7 × 106 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1）。一个密度泛函理论（DFT）计算进行调查的起源观察到的磁性在薄膜中。基于密度泛函理论的第一性原理计算发现，对于热力学稳定性，Al_2O_3中的稀氮优先占据间隙位置，这是导致磁性的原因。本研究提供了一个新的见解，在室温下制备罕见的n型DMS通过将氮杂质在Al_2O_3中，这是理想的潜在应用领域的自旋电子学。
2020-10-16 cond-mat.mtrl-sci
DFT-informed Design of Radiation-Resistant Dilute Ternary Cu Alloys
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本研究利用DFT方法设计抗辐射的稀释三元铜合金，通过添加结合空位的溶质减少空位迁移，抑制溶质拖拽效应。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Chromium-vacancy clusters in dilute bcc Fe-Cr alloys: an ab initio study
利用从头计算方法，研究了稀体心立方Fe-Cr合金中小空位和空位-铬团簇的稳定性。为了解释C.D. Hardie等人，核材料杂志439，33（2013）中描述的，并且显示了在低Cr合金中Cr偏析的发生，我们研究了铬是否可以在铬浓度低于10-11 at. %.我们发现，一个单一的空缺可以吸引多达四个铬原子在最积极有利的集群配置。含一个空位和1 ~ 8个Cr原子的团簇的结合能可以很好地用第二、第三和第五近邻配位的Cr原子数的线性函数来描述。结合能趋势的磁性起源由Cr原子的磁矩的平均值与结合能之间的相关性确认。类似的趋势也发现双空位铬集群，确认他们也可能是更大的系统尚未访问从头计算。在双空位的情况下，与单空位的情况相比，结合能与Cr原子的数目的比率增加了两倍以上。
2017-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic Monte Carlo simulations of vacancy diffusion in non-dilute Ni-X (X=Re,W,Ta) alloys
空位在合金中的移动性可以限制位错攀移。采用结合密度泛函理论和动力学Monte Carlo方法研究了Ni-Re、Ni-W和Ni-Ta二元合金中空位扩散的行为溶质浓度我们引入了一个相互作用模型，考虑到接近扩散原子的化学环境，以捕获溶质-宿主和溶质-溶质相互作用对扩散势垒的影响。与理想固溶体相反，不仅溶质原子的扩散势垒影响空位迁移率，而且主要是由于溶质原子的存在而引起的宿主扩散势垒的变化。这是由以下事实证明的：所观察到的空位减速作为溶质浓度的函数在Ni-W中比在Ni-Re中更大，即使Re是比W更慢的扩散体。因此，为了模拟复杂的非稀合金中的扩散，不可避免地要明确处理相互作用能。在镍基高温合金的背景下，可以得出两个结论，从我们的动力学蒙特卡罗模拟：观察到的空位迁移率的放缓是不足以成为所谓的Re效应的唯一原因;和假设空位迁移率，位错攀移，蠕变强度之间的直接相关性的实验观察到的W和Re在提高蠕变强度的类似效果可以得到证实。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Mean-field heat capacity of dilute magnetic alloys
利用稀磁s-d系统M杂质热力学的渐近解，导出了自旋为1/2和3/2杂质的稀磁合金的杂质能量和杂质热容Δ C（T）。调整进入DeltaC的参数以拟合CuCr和LaCeAl_2的杂质热容的实验数据。在低于1 K的温度下，对CuCr和LaCeAl_2的测量结果符合较好。理论Δ C（T）的大小与实验一致，并且不需要像以前的s-d理论那样进行缩放。首次解释了Δ C（T）与杂质浓度的非线性关系。
2007-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Investigation of ideal shear strength of dilute binary and ternary Ni-based alloys using first-principles calculations, CALPHAD modeling and correlation analysis
本研究结合第一性原理计算、CALPHAD建模与相关性分析，探究稀Ni基二元及三元合金的理想剪切强度的成分依赖规律及关键影响因素。
2024-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic origin of solute-enriched stacking-fault in dilute Mg-Zn-Y alloys
研究了Mg-Zn-Y三元合金在稀相体系中形成的溶质富集层错（SESF）的热力学行为，该层错是由Zn和Y原子富集的本征II型层错（I2-SF），代表了长周期堆垛层错（LPSO）相的结构单元。六方密排（hcp）Mg基体中的SESF形成局部面心立方（fcc）环境，因此我们的热力学分析是基于Mg-Zn-Y三元组成范围内hcp和fcc相之间的吉布斯自由能比较，使用由第一性原理计算辅助的相图计算（CALPHAD）方法。首先根据Hillert平行切线定律估计了溶质Zn/Y原子在SESF中的偏聚行为，然后利用多子晶格模型估计了SESF中可能的无序-有序相变。我们发现，在SESF的Zn/Y共偏聚提供了一个显着的条件，fcc层变得比hcp-Mg矩阵更稳定。此外，在SESF中，随后的类旋节分解为富Mg固溶体和富Zn/Y的L12型有序相导致系统的总吉布斯自由能显著降低。这些热力学行为很好地解释了Zn-Y簇的L12型短程有序的现象学起源，这是已知的LPSO相发生，也证实了本SESF的电子显微镜实验。因此，即使在稀相条件下，强的Zn-Y相互作用也对稳定Mg-Zn-Y合金中的SESF起关键作用。
2019-06-12 cond-mat.mtrl-sci
GaSbBi alloys and heterostructures: fabrication and properties
稀铋（Bi）III-V合金由于具有带隙减小和自旋轨道分裂的特性，近年来引起了人们的极大关注。将Bi结合到锑化物基III-V族半导体中对于开发在中红外范围（2-5 $μ$ m）内工作的新型光电子器件是非常有吸引力的。然而，由于其大尺寸，Bi不容易并入III-V合金中，因此III-V族稀铋化物的外延非常具有挑战性。这本书的章节介绍了最新的发展，在外延和表征的GaSbBi合金和异质结构。
2019-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Capillary-Wave Model for the Solidification of Dilute Binary Alloys
从二元稀合金等温凝固的相场描述出发，建立了凝固前沿毛细波与溶质扩散浓度场相互作用的模型。该模型不依赖于尖锐的界面假设，并包括非平衡效应，相关的快速增长制度。在许多应用中，它可以通过分析来评估，最终出现一种不稳定性，这种不稳定性干扰了Mullins-Sekerka不稳定性，与Cahn在晶界运动中发现的不稳定性相似。
2011-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the Kondo problem and thermodynamics of dilute magnetic alloys
证明了只要用有效逆温度t <β代替系统的逆温度β，稀磁合金（DMA）中传导电子与杂质离子之间的库仑吸引可以忽略不计。这种替换可以消除近藤的DMA杂质电阻率表达式中的奇异性，并将他的理论扩展到0 K。扩展的Kondo公式与CuFe在低温范围内和电阻率极小值附近的电阻率实验数据一致。本文利用一个反温度t下稀s-d系统热力学的渐近解，导出了杂质热力学函数，并对CuFe、CuCr和（LaCe）Al_2合金在低温区的实验数据进行了验证。这些函数的大小与实验一致，不需要像以前的s-d理论那样重新标度。首次解释了CuFe热容与杂质浓度的非线性关系。
2007-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Multicomponent Grain Boundary Segregation Dilute-Limit Model and Its Effect on Nanocrystalline Stability
Ioffe Institute（Ioffe研究所）
本文推导了稀极限下任意数量溶质的光谱偏析模型，证明多组分偏析可显著扩展热力学稳定的纳米晶合金范围，抑制晶粒长大和相分离。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
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
Ab initio study of atomic ordering and spin-glass transition in dilute CuMn alloys
采用从头算方法对典型的自旋玻璃合金Cu 0.83 Mn 0.17进行了研究。采用第一性原理计算来获得有效的化学、应变诱导和磁交换相互作用以及静态原子位移，并且这些相互作用随后用于热力学模拟。结果表明，计算的原子和磁短程有序准确地再现了中子散射实验的结果。特别是，它被证实，合金表现出一种倾向，向有序化和相应的有序相显示。磁结构是由自旋螺旋团簇伴随着较弱的铁磁短程关联。用有限尺寸标度技术在蒙特卡罗模拟中得到的自旋玻璃转变温度为57 K，与实验数据78 K相当吻合。
2009-06-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Valence band-anticrossing in GaP$_{1-x}$Bi$_{x}$ dilute bismide alloys: giant bowing of the band gap and spin-orbit splitting energy
使用椭圆偏振光谱测量GaP $_{1-x}$ Bi $_{x}$ /GaP外延层的$x = 3.7$ %，我们观察到一个巨大的弯曲的直接带隙（$E_{g}^Γ$）和价带自旋轨道分裂能量（$Δ_{\textrm{SO}}$）。在掺入1%Bi的情况下，测量到$E_{g}^Γ$（$Δ_{\textrm{SO}}$）降低（增加）约200 meV（240 meV），对应于从GaP到GaP $_{0.99}$ Bi $_{0.01}$的$Δ_{\textrm{SO}}$的大于四倍的增加。$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$与$x$的演变特征在于强烈的成分依赖性弯曲。我们证明了一个简单的价带-反交叉模型，参数直接从原子的超原胞计算，定量地描述了测量的$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$与$x$的演变。在对比研究良好的GaAs $_{1-x}$ Bi $_{x}$合金，在GaP $_{1-x}$ Bi $_{x}$替代Bi创建本地化的杂质状态，位于积极的GaP主机矩阵带隙内。这导致出现了双杂化状态的光学活性带，解释了$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$的整体大弯曲，特别是对于$x \lesssim 1$ %观察到的巨大弯曲。我们的分析提供了洞察行动的Bi作为一个等价的杂质，并构成了第一个详细的实验和理论分析的GaP $_{1-x}$ Bi $_…
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Configuration Dependence of Band Gap Narrowing and Localization in Dilute GaAs_{1-x} Bi_x Alloys
在III-V族半导体中用铋（Bi）进行阴离子取代是在低Bi浓度下，特别是在砷化镓（GaAs）中进行带隙Eg的实验工程的有效方法。在低浓度x下，Eg与Bi浓度的反相关性是线性的，并且由As和Bi占据的p能级之间的价带-缺陷能级反交叉决定.这种依赖性在高浓度下分解，其中仅考虑As-Bi相互作用的经验模型不适用。预测模型的价带杂化需要一个第一原理的理解，可以通过密度泛函理论获得的主要挑战是适当的描述Eg和自旋轨道耦合。通过使用一种有效的方法，包括这些影响，它在这里示出，在高浓度下，Eg主要是由一个Bi-Bi p轨道相互作用和由大Bi原子引起的应变修改。这表明了通过改变实验生长条件获得的不同原子构型在工程砷化物带隙中的作用，特别是在电信激光技术中。
2016-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of Optical Response Functions of Dilute-N GaPAsN Lattice-matched to Si
稀氮GaPAsN合金在与Si晶格匹配的光电子学方面具有很大的潜力。然而，缺乏对这些合金的光学响应的系统计算。本文采用sp^3d^5s^* sN紧束缚模型计算了稀N GaPAsN的全带电子结构，并在电偶极近似下计算了考虑直接跃迁的光学响应函数.获得良好的协议的介电函数相比，可用的光学数据为稀氮化物。为了实现这一点，GaP和GaAs的sp^3d^5s^* 参数针对其光学性质进行了优化，并与已发表的数据进行了比较，然后将其用作稀N GaPN和GaAsN的sp^3d^5s^*s_N参数的基础。计算的价带和新形成的最低导带的稀氮化物之间的吸收增加的N分数的增加，在协议与实验，主要是由于在整个布里渊区的耦合净增加，在本工作中计算的动量矩阵元素的支持。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
High-Throughput ab-initio Dilute Solute Diffusion Database
我们演示了自动生成的扩散数据库，从高通量密度泛函理论（DFT）计算。用多频扩散模型计算了Mg、Al、Cu、Ni、Pd和Pt主晶格中的230多个稀溶质扩散体系。我们采用修正方法，溶质在合金中的扩散，使用主机自扩散率的实验和模拟值。我们发现很好的协议与实验溶质扩散数据，获得加权激活势垒RMS误差为0.176 eV时，排除磁性溶质在非磁性合金。编译的数据库是世界上最大的一致计算从头溶质扩散数据的集合。
2016-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Band-gap reduction and band alignments of dilute bismide III--V alloys
University of Delaware（特拉华大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
研究通过混合功能计算预测稀释铋III-V合金的带隙缩减和带对齐，揭示了铋掺杂对价带和导带边缘的影响，为拓扑材料设计和激光损耗最小化提供关键参数。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Studies of homogeneous precipitation in very dilute iron-coper alloys using kinetic Monte Carlo simulations and statistical theory of nucleation
电子辐照下Fe_{1-x} Cu_x合金中Cu沉淀的均匀形核和生长动力学至0.4原子%温度T从290 ℃到450 ℃，采用动力学Monte Carlo（KMC）模拟和成核统计理论（STT）进行了研究。采用了电子辐照和热时效析出机制相似的传统假设。早期开发的从头计算模型在Fe-Cu合金的相互作用被用于两个KMC模拟和TMF计算。计算了不同浓度和温度下Zeldovich-Volmer成核速率关系式中的成核势垒F_c和前因子J_0的值。对于x小于0.2%的稀合金，KMC和KMC计算的形核势垒F_c值基本一致，这表明KMC计算的可靠性很高。的计算也被用来估计温度的依赖关系的浓度对应的均匀或非均匀的沉淀限制和两个依赖关系被发现是相当尖锐的。
2013-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Deconvoluting Mechanisms of Radiation-Induced Grain Boundary Segregation in Dilute Ni-X (X = Fe, Cr, Mn) Alloys via Ion Irradiation and Phase-field Modeling
Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本研究通过离子辐照与相场建模，揭示稀Ni-X合金中辐照诱导晶界偏析的机制，发现Fe贫化、Cr竞争性输运、Mn热力学富集，并强调需综合处理多种因素。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic, and optical properties of hexagonal GeSn from density functional theory
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Eötvös Loránd University（罗兰大学）
通过密度泛函理论研究六方GeSn随机合金的结构、电子和光学性质，发现其保持直接带隙并在中红外范围有强带隙弯曲，具有巨量极化各向异性。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Crossover Scaling of Wavelength Selection in Directional Solidification of Binary Alloys
我们模拟枝晶生长在定向凝固在稀二元合金使用相场模型求解自适应网格细化。的间距的主要分支检查的范围内的热梯度和合金组合物，并发现经历一个最大值作为一个函数的拉速，与实验观察。我们表明，波长选择是明确描述的非平凡的交叉尺度函数从细胞生长的出现到树突状指的发病，使用已发表的实验数据验证的结果。
2004-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding analysis of the electronic structure of dilute bismide alloys of GaP and GaAs
我们开发了一个原子的，最近邻sp 3s * 紧束缚哈密顿量来研究稀铋化物合金的GaP和GaAs的电子结构。利用该模型，我们计算了在GaP中掺入稀浓度的Bi在带隙中引入了Bi相关的缺陷态，这些缺陷态通过Bi组分依赖的带反交叉（BAC）相互作用与基质价带边相互作用.通过将这种分析扩展到GaBiAs，我们证明了所观察到的带隙Eg和自旋轨道分裂（SO）能量随Bi组分的强烈变化可以很好地解释为GaAs价带边缘的扩展态和位于价带中的高度局域化的Bi相关缺陷态之间的BAC相互作用，其中Eg的变化还具有来自导带边缘能量的常规合金降低的显著贡献。我们的Eg和SO的计算值与实验在整个调查的组成范围x小于13%，符合得很好。特别是，我们的计算再现实验观察到的交叉Eg < SO制度在大约10.5%的Bi组成散装GaBiAs。最近的X-射线光谱测量表明，存在的Bi对和集群，即使对于Bi的组合物低至2%。我们包括一个系统的研究不同的Bi最近邻环境中的合金，以实现定量的理解Bi配对和集群的影响GaBiAs的电子结构。
2011-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Radiation-induced segregation in dilute Fe-Cr: A rate-theory framework for the Cr enrichment-depletion transition at the grain boundary
Idaho National Laboratory（爱达荷国家实验室）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本文提出一种基于物理的速率理论模型，用于研究辐照诱导分离在稀释Fe-Cr合金晶界处的Cr富集-贫化转变机制，揭示温度、缺陷产率及位错密度对分离方向和程度的影响。
2026-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Derivation of 12- and 14-band $\textbf{k}\cdot\textbf{p}$ Hamiltonians for dilute bismide and bismide-nitride semiconductors
使用一个$sp^{3}s^{*}$紧束缚模型，我们证明了如何观察到的强弓的带隙和自旋轨道分裂与增加铋成分在稀铋化物合金GaBi $_{x}$作为$_{1-x}$可以描述在带之间的反交叉相互作用的GaAs价带边缘的扩展状态和高度本地化的Bi相关的共振态位于GaAs价带边缘。我们推导出一个12带的$\textbf{k}\cdot\textbf{p}$哈密顿量来描述GaBi $_{x}$ As $_{1-x}$的能带结构，并表明该模型与带边附近的能带结构的全紧束缚计算以及带隙和自旋轨道分裂的实验测量结果非常吻合。基于紧束缚模型的GaBi $_{x}$ N $_{y}$ As $_{1-x-y}$，我们表明，一个很好的近似N和Bi的行为相互独立的无序GaBi $_{x}$ N $_{y}$ As $_{1-x-y}$合金，表明一个简单的描述的能带结构是可能的。本文提出了GaBi $_{x}$ N $_{y}$ As $_{1-x-y}$晶体的14带$\textbf{k}\cdot\textbf{p}$哈密顿量，它精确地再现了带边附近能带结构的全紧束缚计算的基本特征.因此，我们在这里提出的$\textbf{k}\cdot\textbf{p}$模型非常适合这些新型III-V族半导体合金的光电性能的模拟。
2013-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Optical vibrations of hydrogen in disordered palladium-gold alloys
在Pd的fcc晶格中，氢占据具有立方对称性的八面体间隙位置。因此，人们可以预期，在稀固体H溶液中的Pd的光学H振动的基本频带应减少到一个狭窄的3倍简并，非相互作用的各向同性本地振荡器线。由于PdH $_x$溶液在低温下的极限氢浓度非常小（x <0.001），因此用非弹性中子散射来检验这一假设的一些尝试给出了模棱两可的结果。我们增加了最大x合金钯与20原子%的金，并研究了无序的Pd $_{0.8}$金$_{0.2}$ H $_{x}$溶液的浓度从x = 0.03到0.74。根据已报道的$^{197}$ Au穆斯堡尔研究，在x <（0.8）^{6}= 0.26的Pd $_{0.8}$ Au $_{0.2}$ H $_{x}$溶液中的氢原子只能占据没有Au邻居的间隙。这减弱了在较低H浓度的溶液中H-Au相互作用的影响，并有效地防止了低温下的氢聚集。我们的INS研究表明，在浓缩和稀释的Pd $_{0.8}$ Au $_{0.2}$ H $_{x}$解决方案的基本光学H带包括一个尖锐的峰值与宽肩向更高的能量。肩没有显示出随着H浓度降低而消失的趋势，并且在所有研究的样品中主峰的积分强度约为0.44。因此，在Pd中无限稀释的H溶液中的光学带也应该由具有明显肩的峰组成。本文考虑了氢在Pd中溶解度的同位素效应的影响。
2009-01-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of the thermodynamic factor of multicomponent alloys
Laboratory of materials design and simulation (MADES), Institute of Materials, École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院材料研究所材料设计与模拟实验室）；Materials department, University of California, Santa Barbara（加州大学圣巴巴拉分校材料系）
本文提出两种基于第一性原理计算多组分合金热力学因子的方法，避免采样空位涨落，高效重现扩散矩阵，并推广至非平衡态，适用于介观输运模拟。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Resistivity in Dilute Cu-3d Alloys Governed by Disorder-Induced Band Broadening
Mitsubishi Materials Corporation（三菱材料株式会社）
研究室温下稀 Cu-3d 合金电阻率控制机制，用第一性原理计算，在无序局域矩框架内描述顺磁态，发现电阻率与费米面处布洛赫谱函数半高宽强相关，由无序诱导能带展宽控制，为 Cu 基合金中林德规则失效提供微观解释。
2026-07-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Machine learning-enabled high-entropy alloy discovery
高熵合金是多个主要元素的固溶体，能够达到稀释材料无法达到的成分和特征区域。然而，发现那些具有有价值特性的合金依赖于偶然发现，因为热力学合金设计规则本身在高维组成空间中往往失败。在这里，我们提出了一种主动学习策略，以加速设计新的高熵因瓦合金在一个几乎无限的组成空间，基于非常稀疏的数据。我们的方法作为一个闭环工作，将机器学习与密度泛函理论、热力学计算和实验相结合。在处理和表征了17种新合金（从数百万种可能的成分中）之后，我们确定了2种高熵因瓦合金，其在300 K时具有极低的热膨胀系数，约为2*10-6 K-1。因此，我们的研究为快速自动发现具有最佳热，磁和电性能的高熵合金开辟了一条新途径。
2022-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Solute diffusion by self-interstitial defects and radiation-induced segregation in ferritic Fe-X (X=Cr, Cu, Mn, Ni, P, Si) dilute alloys
基于 ab initio 计算和 KineCluE 代码，研究了铁素体稀合金中自间隙缺陷引起的溶质扩散与辐射诱导偏析，揭示了不同溶质的扩散机制及偏析规律，证实了溶质-缺陷动力学耦合在合金溶质团簇形成中的重要作用。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A Machine Learning Framework for the Prediction of Grain Boundary Segregation in Chemically Complex Environments
本文提出一个机器学习框架，利用可组合计算模块和人工神经网络预测 NbMoTaW 等复杂浓固溶体合金的晶界偏析，在保持高精度的同时比传统原子模拟快四个数量级，并揭示了 Mo 偏析行为随化学环境复杂化的转变及反偏析位点随浓度增加被填充的新现象。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale modeling of the thermodynamic and kinetic properties of dilute alloys driven by forced atomic relocations
作用在材料上的持续外力提供了额外的机制来演化系统的状态，并且这些机制不一定服从微观细致平衡。因此，计算热力学和动力学性质的标准方法不适用于这种驱动系统。这些机制和标准的热激活跳跃之间的竞争导致非平衡稳态。我们扩展了自洽平均场论，考虑到强迫原子迁移（FARs）作为这些额外的动力学机制的模型。该理论被应用于辐射损伤的原子尺度模型。使用第一壳近似的理论，我们强调违反Onsager互惠关系驱动系统。将扩展理论应用到KineClue程序中，计算出与蒙特卡罗模拟一致的有效Onsager系数。一个系统的参数进行研究，强调FAR距离和溶质缺陷的相互作用上的扩散性能的效果。FAR对空位-溶质通量耦合和溶质示踪剂扩散率的影响是不可忽略的，当：（i）溶质-空位热力学吸引力大，（ii）热跳频率的幅度低于或相当于FAR的频率，和（iii）空位和溶质原子之间的相互作用的范围接近FAR距离。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ge condensation under SiGe oxidization: from Molecular Dynamics simulation to one-dimensional analytic modeling
采用基于分子动力学模拟和氧嵌入规则的原始协议对稀Si（Ge）合金的氧化进行了建模。由从头计算得出的这些规律有利于在氧化前沿推进过程中形成SiO_2对抗GeO_2氧化物，从而导致Ge原子向合金中的偏聚。在SiO_2/Ge界面附近，由于氧化引起的应变，观察到Ge的凝聚。从模拟过程的分析，我们提出了一个一维的描述Ge凝聚，完美地再现了锗浓度的SiGe合金氧化过程中的演变。
2012-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Relation Between Bulk and Interface Descriptions of Alloy Solidification
从一个简单的散装模型的一维稳态凝固的稀二元合金，我们得到一个界面描述，允许任意值的生长速度。我们的推导导致在界面处的通量和力的精确表达式和一组Onsager系数。此外，我们发现了一个连续的对称性，它出现在低速区，并删除了Onsager符号和对称性。一个例子是在结晶通量-力关系中有时负摩擦系数的产生。
2012-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Manifestations of Spinodal Decomposition into Dilute Pd$_{1-x}$Fe$_{x}$ "Phases" in Iron-Implanted Palladium Films: FMR Study
用铁磁共振和振动样品磁强计研究了铁离子注入钯膜制备的钯铁合金。样品显示出不同的多个FMR响应，这取决于铁离子注入的剂量。在770 K下的注入后退火不会使注入膜达到均匀的固溶体状态，正如从Pd-Fe相图中所预期的那样。相反，系统接近由多个磁相组成的稳定状态。铁磁共振谱表现出特定的相互作用的磁性层的堆栈的角度行为。这一观察结果，与磁力数据，表明钯-铁二元合金有一个以前未知的倾向，对调幅分解成同构相定义明确的铁浓度，因此，具有不同的温度的铁磁有序和饱和磁化。
2021-10-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evidence for Two Current Conduction in Iron
测量稀铁基合金的结晶度显示出严重偏离Matthiessen规则。这些偏差可以用自旋向上和自旋向下的电子平行传导的模型来解释。结果与杂质屏蔽理论相一致。[This 1967年的论文提供了第一个实验演示的两个电流传导在低温下的铁磁金属。这种性质的一个直接结果是1988年由Albert Fert和Peter Grünberg的小组发现的巨磁阻。
2007-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Band engineering in dilute nitride and bismide semiconductor lasers
高度失配的半导体合金如GaNAs和GaBiAs具有几种新颖的电子性质，包括随着x的增加能隙的快速减小，以及对于GaBiAs，随着Bi组分的增加自旋轨道分裂能的强烈增加.我们在这里审查的电子结构的合金和它们的后果理想的激光器。然后，我们描述了在实际的GaInNAs远程通信激光器的演示取得的实质性进展。这些具有与传统InP基器件相当的特性。这包括对阈值电流的强俄歇贡献。然而，我们发现，在GaBiAs和GaBiNAs中的大的自旋轨道分裂能量可能导致抑制占主导地位的俄歇复合损耗机制，最终打开了有效的温度稳定的远程通信和更长波长的激光器的路径，显著降低功耗。
2012-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Diffusion coefficients of multi-principal element alloys from first principles
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文提出eLCE方法，通过第一性原理计算与动能蒙特卡洛模拟计算多组分扩散系数，发现局部动能障碍主导扩散行为，通过筛选六元体系确定反迟滞扩散组成。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Unfolding the band structure of disordered solids: from bound states to high-mobility Kane fermions
超原胞常用于从头计算中，以模拟化合物合金、表面和缺陷。超原胞电子结构计算的主要挑战之一是恢复受无序扰动的电子本征态的布洛赫特征。在这里，我们应用光谱重量的方法展开的电子结构的III-V族和II-VI族半导体固溶体。说明性的例子包括：稀Ga（PN）中类施主态的形成及其旋光性的增强，稀GaAs：Bi中价带反交叉的直接观察，以及三元（HgCd）Te合金中伴随着高迁移率Kane费米子出现的拓扑带交叉。该分析有助于解释合金的光学和输运特性，否则在传统的第一性原理超晶胞计算中是模糊的。
2014-09-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
