Behavior of $\mathbf{Σ3}$ grain boundaries in \CISe\ and \CGSe\ photovoltaic absorbers as revealed by first-principles hybrid functional calculations
先前对\S 3 \\CISe \中的晶界（GB）的第一性原理研究的不确定结果揭示了采用一种能够正确描述这种太阳能电池材料的电子结构的方法的重要性。我们采用混合泛函计算方法研究了\CISe和\CGSe中的\S 3（112）和\S 3（114）GB。通过形成GB引入的电子结构变化是三方面的：间隙状态的创建，带边的移动和带隙尺寸的改变。带隙态通常表现为复合中心，但是由GB引起的能带对准和带隙尺寸的变化减轻了这些态在\CISe中的破坏性作用。这意味着，\S 3 \GB对于基于\CISe的设备中的载波传输是无害的。相反，这些GB对于\CGSe中的载流子输运是破坏性的。实验人员可以考虑\S 3 \GB在CISe和CGSe中的不同行为，以优化器件制造，从而获得高性能太阳能电池。
2016-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Significance of interphase boundaries on activation of high-entropy alloys for room-temperature hydrogen storage
本研究通过设计单相与双相高熵合金，发现相界能促进氢传输与氢化物异质形核，实现室温无活化储氢，为解决HEAs需高温活化的缺陷提供了有效策略。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen Segregation in Palladium and the Combined Effects of Temperature and Defects on Mechanical Properties
采用原子计算方法研究了Pd晶体的力学性能与结构缺陷、氢浓度和高温的关系。发现这些因素以单调的方式单独诱导Pd的机械强度的退化。此外，空位和晶界等缺陷也会为氢偏聚提供驱动力，从而增强氢的捕获倾向。模拟结果表明，氢保持在晶界在环境温度下最高的本地化。这一发现与实验观察到的氢脆在室温附近更频繁地观察到很好地相关。讨论了氢引起的力学失效的强度限制机制，支持氢强化局部塑性理论。
2015-05-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Yielding and jerky plasticity of tilt grain boundaries in high-temperature graphene
石墨烯以其结合脆性和延展性的非凡机械性能而闻名。虽然大多数石墨烯的力学研究集中在强度和脆性断裂行为，但其延展性，塑性形变和可能的脆韧性转变，这对高温机械性能和应用很重要，仍然知之甚少。在这里，石墨烯晶界的机械响应和变形动力学研究通过相场晶体模拟，显示温度和局部位错结构的关键影响。我们的研究结果表明，即使在相对较高的温度（约3350 K），该系统仍然是由脆性断裂和开裂动力学发现在以前的低温实验和原子的研究。我们还确定了另一种类型的故障动力学与低角度晶界解体。当温度升高时，预测到向塑性形变的转变。高温塑性流动的出现，特别是急动塑性现象，是由于位错在晶界附近的粘滞和攀滑运动。相应的机制是内在的二维系统，并由累积的局部应力和缺陷钉扎效应的驱动力之间的竞争，没有传统的三维材料中所需的位错生成途径。
2021-12-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Calculations of excess free energies of precipitates via direct thermodynamic integration across phase boundaries
我们描述了一种技术，用于约束宏观波动的热力学变量非常适合蒙特卡罗（MC）模拟的多相平衡。特别是对于多组分系统，这相当于一个统计系综，实现了对平均组成以及其波动的约束。方差约束半巨正则（VC-SGC）系综允许MC模拟，其中单相系统可以可逆地切换到多相平衡，允许通过热力学积分计算复杂形状的沉淀物的过量自由能。通过对一个伊辛模型的数值模拟，证明了该方法的基本特征以及尺度和收敛性质。最后，VC-SGCMC模拟技术被用来计算α/α '界面自由能在Fe-Cr合金中作为取向和温度的函数，考虑到构型，振动和结构自由度。
2012-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Artificial neural network molecular mechanics of iron grain boundaries
本研究报告的晶界（GB）的能量计算为46个α-铁的结晶倾斜GB使用分子力学的基础上的人工神经网络（ANN）的潜力和比较的结果与计算的基础上的密度泛函理论（DFT），嵌入原子方法（EAM），和修改后的EAM（MEAM）。ANN势的结果与DFT的结果非常一致（平均为5%），而EAM和MEAM与DFT结果有显著差异（平均约为27%）。在Sigma 3（1-12）GB的单轴拉伸计算中，ANN势再现了在DFT中观察到的GB的脆性断裂倾向，而EAM和MEAM错误地显示了延性行为。这些结果表明，作为一个快速和准确的模拟在现代工业世界的高度需求的铁晶界计算的ANN潜力的有效性。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio tensile tests of Al bulk crystals and grain boundaries: on the universality of mechanical behaviour
我们沿着不同的拉伸轴以及垂直于不同的晶界对块体Al进行了从头算拉伸测试，以确定界面能、分离功和理论强度等机械性能。我们发现，所有不同的研究几何形状表现出的能量-位移曲线，可以带入重合的精神，众所周知的通用结合能关系曲线。这大大简化了计算从头拉伸强度的整个参数空间的晶界。
2010-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab Initio Investigation Of Phosphorus And Hydrogen Co-segregation And Embrittlement In α-fe Twin Boundaries
我们提出了一个新的统计物理模型来研究溶质在晶界的平衡偏聚和由此产生的脆化效应。该低温膨胀模型具有通用性和有效性，其参数可以通过原子计算得到。它可以考虑到多个物种，多个偏析网站与不同的偏析自由能，帐户的组态熵，晶粒半径和网站之间的竞争溶质。作为一个例子，该模型被应用到研究的磷和氢共偏析在$\Sigma3$ $109.5°[0\bar{1}1]\{111\}$孪晶界在$α$-Fe，使用能量参数从密度泛函理论计算。我们表明，P-H相互作用可能会导致增加P偏析在晶界，并导致额外的脆化相比，P和H被单独考虑的情况下。
2019-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Charge Transport at Grain Boundaries in SrTiO3: Toward a High Thermoelectric Power Factor at Room Temperature
为了在低温下实现高性能，具有热激活电导率的热电材料中的晶界性质的调制是至关重要的。在这项工作中，我们直接表明，在钙钛矿SrTiO 3中的晶界处的势垒的调制改变了块体材料的电导率的低温依赖性。通过在增加强度的还原环境中烧结样品，我们生产了La0.08Sr0.9TiO3（LSTO）陶瓷，逐渐改变其导电行为从热激活单晶样，只有微小的变化塞贝克系数。Kelvin探针力显微镜的表面电位成像发现，在更还原的环境中处理过的LSTO样品中，晶界处的势垒较低。一个理论模型，使用带偏移在晶界上表示的势垒同意与测量的电导率的晶界电位依赖性。目前的工作表明，在330 K的电导率（从85到1287 S cm-1）和功率因数（从143到1745 μW m-1 K-2）的数量级的提高，通过这种调制的电荷传输在晶界。这种显着减少晶界上的电荷传输SrTiO 3的影响提供了一个机会，以实现最终的“声子玻璃电子晶体”通过适当的实验设计和加工。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Phase field model of premelting of grain boundaries
我们提出了一个凝固的相场模型，其中包括在固相中的结晶取向的影响。该模型在一个统一的框架内描述了晶界以及固液边界。通过适当选择相场变量与自由能中的晶体取向变量的梯度的耦合，我们发现高角度边界发生预熔化转变。当从下面接近熔化温度时，低角度晶界保持狭窄。大角度晶界处的液相层宽度呈几何发散。此外，对于模型耦合的某些选择，作为温度的函数，流体层的宽度可能存在不连续的跳跃。
2001-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Confined Tomonaga-Luttinger Liquid in MoSe2 Twin Domain Boundaries
关于MoSe_2单分子膜中孪晶畴界的电子性质，包括量子阱态、电荷密度波和Tomonaga-Luttinger液体（TLL）等，目前的研究结果存在争议。在这里，我们采用低温扫描隧道光谱揭示量子限制效应和签名的TLL在一维DBs。数据不支持CDW在温度低至~5 K。
2019-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-temperature thermal conductivity in polycrystalline graphene
对多晶石墨烯的低温热导率进行了理论研究。通过考虑样品边界、点缺陷和晶界上的散射，计算了三支声学声子的贡献。声子散射由于样品的边界和晶界示出，导致在$T^α$ -行为的热导率，其中$α$在1和2之间变化。这种行为被发现是更明显的纳米尺寸的晶界。PACS：65.80.Ck，81.05.ue，73.43.Cd
2012-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The role of antiphase boundaries during ion sputtering and solid phase epitaxy of Si(001)
用扫描隧道显微镜研究了高温离子溅射和室温离子溅射后的固相外延Si（001）表面形貌。在离子溅射和固相外延过程中，Si（001）表面形成两种类型的反相边界。一种类型的反相边界，AP 2反相边界，有助于表面粗糙化。AP2反相边界在973K以下是稳定的，在973K下进行的离子溅射和固相外延导致原子级平坦的Si（001）表面。
2003-06-15 cond-mat.mtrl-sci
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
High-Entropy Grain Boundaries
高熵合金和陶瓷是否有对应的晶界（GB）？由于高熵晶界（HEGB）的概念于2016年首次提出，本文首次对底层界面热力学进行了完整而严格的讨论。一个简化的偏析模型可以说明GB和大容量的高熵效应，降低GB的能量随着温度的升高饱和的多组分（常规和高熵）合金。HEGB可用于通过热力学和动力学效应在高温下稳定纳米晶合金。GB结构无序和过渡提供了进一步的机会，以获得更高的有效GB熵。展望了未来。
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Normal state properties of high angle grain boundaries in (Y,Ca)Ba2Cu3O7-delta
通过光刻制造一个优化的惠斯通电桥的几何形状，我们已经能够作出准确的测量晶界的电阻在Y1-xCaxBa 2Cu 3 O 7-d之间的超导转变温度，Tc，和室温。低于Tc时，通过施加足够高的电流来评估正常状态特性。讨论了晶界电阻随温度变化的行为和电导随电压变化的行为在框架电荷传输通过隧道势垒。取向差角、氧含量和钙掺杂对正常态性能的影响与晶界势垒的高度和形状的变化有关。
2004-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Early Stages of Self-Healing at Tungsten Grain Boundaries from Ab Initio Machine Learning Simulations
本研究利用针对钨晶界的机器学习势进行分子动力学模拟，揭示了低温缺陷迁移和稳定晶界，迁移能为0.048 eV，展示了从头算模拟在耐辐射材料开发中的潜力。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Coexistence of phases and interphase boundaries in BaTiO3
对钙钛矿型BaTiO_3铁电体中共存相的相界分离畴的内部结构进行了理论分析。计算了钛酸钡铁电相内不同畴壁类型的界面宽度和表面能随温度的变化关系，并与相应的参数进行了比较。
2020-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Universal preference for low energy core-shifted grain boundaries at the surfaces of fcc metals
具有[111]倾斜轴的晶界在多晶面心立方金属中很常见。对于铜（111）膜，靠近表面的出现的晶界具有偏离[111]的倾斜轴，其能量低于相应的截断体边界。几何分析和原子计算被用来研究在代表性的面心立方元素金属中这种相同弛豫现象的驱动力。我们表明，减少边界能量尺度与消除大力昂贵的边界核心方面。我们发现，对于一个广泛的取向差角低能量的核心移动边界也有利于在Al，Ni，Au和Pt和讨论的电迁移和其他金属性能的意义。
2023-02-11 cond-mat.mtrl-sci
PHASEGO: A toolkit for automatic calculation and plot of phase diagram
PHASEGO软件包从通过第一性原理计算获得的声子态密度中提取亥姆霍兹自由能。通过状态方程拟合，在温度/压力一定的情况下，得到了吉布斯自由能随压力/温度的变化关系。该方法基于准谐波近似（QHA），计算出所有感兴趣结构之间可能存在的相边界，最后自动绘制相图。对于单相分析，PHASEGO可以数值地导出许多性质，例如热膨胀系数、体积模量、热容、热压力、Hugoniot压力-体积-温度关系、Gruneisen参数和德拜温度。为了检验它的相变分析能力，我在这里举两个例子：半导体GAN和金属Fe。在GAN的情况下，PHASEGO自动确定并绘制所提供的锌钛矿（ZB）、纤锌矿（WZ）和岩盐（RS）结构之间的相边界。结果表明，在高温下，电子热激发自由能修正显著地改变了Fe的体心立方（bcc）、面心立方（fcc）和六方密排（hcp）结构之间的相界.
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural and chemical embrittlement of grain boundaries by impurities: a general theory and first principles calculations for copper
通过第一性原理计算，对含Bi、Na和Ag替代杂质的Cu中的Sigma 5（310）[001]对称倾斜晶界进行了研究，结果表明，在Cu晶界的Bi脆化现象中，电子效应并不起主要作用;相反，脆化主要是结构或“尺寸”效应。Na被预测为几乎一样好的脆化剂Bi，而银不脆化的边界与实验一致。虽然我们拒绝接受“电子”效应（即，电荷转移）是脆化的原因，我们不排除化学的作用。然而，数值计算结果表明，碱金属钠和半金属铋之间的显着等效性，小的差异被占的对比“大小”和“柔软度”（定义在这里）。为了明确分离结构和化学效应，如果不是唯一的，我们通过一系列精确定义的gedanken过程，通过采取晶界和自由表面的系统模型的脆化过程;这些代表一个假定的机制。因此，我们确定了三种机制的替代杂质脆化，其中两个生存的情况下脆化或凝聚力增强的杂质。三个中的两个是纯粹的结构性的，第三个包含结构和化学元素，根据其本质无法进一步解开。我们能够通过明确的计算机模拟，通过这些阶段的每一个我们研究的系统，并评估每一个净减少粒间凝聚力的贡献。我们得出的结论是，脆化的Bi和Na几乎完全是结构的起源，也就是说，脆化是一个尺寸效应。
2006-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Canonical Simulation Methodology to Extract Phase Boundaries of Liquid Crystalline Polymer Mixtures
我们报告了一种新的多尺度模拟方法来定量预测的热力学行为的聚合物混合物，表现出阶段与破碎的取向对称性。我们的系统由低聚物和棒状介晶的二元混合物组成。使用粗粒度的分子动力学（CGMD）模拟，我们推断的拓扑结构的温度依赖性的自由能景观的概率分布的组件。该混合物表现出作为两个温度标度的函数的双晶相和近晶相，向列相-各向同性温度$T_{NI}$和$T_c$，该转变控制聚合物分层。使用聚合物分散液晶（PDLCs）的平均场自由能，与适当选择的参数值，我们构建了一个平均场相图，半定量地匹配从CGMD模拟得到的。我们的研究结果适用于合成和生物大分子的混合物，进行相分离和定向，从而产生液晶相。
2021-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.comp-ph
Graph neural network prediction of temperature-dependent hydrogen diffusion and thermal conductivity tensors of tungsten containing helium bubbles and grain boundaries
Graduate School of Science and Engineering, Yamagata University（山形大学理工学研究科）；National Institute for Fusion Science（国立研究開発法人核融合科学研究所）
本研究提出一种图神经网络代理模型，可快速预测含氦泡和晶界钨的温度相关氢扩散与热导率张量，大幅提升计算效率，为聚变偏滤器部件尺度分析提供支撑。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Excess Volume at Grain Boundaries in hcp Metals
与晶界相关的过量体积代表了表征晶界的关键结构参数。它在杂质和合金元素向晶界的偏聚中起着关键作用，并显著影响材料的力学和功能性能。采用第一性原理密度泛函方法，对六方密排（hcp）Ti和Zr的（10-12）共格孪晶界和Zn，Cd和Zr的基底-棱柱晶界的原子结构进行了计算.我们发现计算的过剩体积在Ti和Zr的（10-12）共格孪晶界处有一个消失的幅度，而在Zn，Cd和Zr的基底-棱柱边界处是显著的。
2016-11-08 cond-mat.mtrl-sci
First-principles derived complexion diagrams for phase boundaries in doped cemented carbides
本文综述了一种计算平衡界面相图的方法，该相图描述了不同界面结构的稳定区域作为温度和化学势的函数。密度泛函理论（DFT）用于计算界面能，蒙特卡罗模拟结合基于DFT结果的团簇展开用于计算构型自由能，而CALPHAD型模型用于描述相邻体相的热力学性质。以钒掺杂硬质合金为例，绘制了WC（0001）/Co相界随温度和化学势变化的界面图。
2016-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Dual migration modes of unfaulted disconnections on curved twin boundaries
College of Transportation Engineering, Dalian Maritime University（大连海事大学交通工程学院）；Baotou Aluminum Co., Ltd.（包头铝业有限责任公司）
研究通过分子动力学模拟揭示了非滑动位错在铝中曲双晶界迁移的双模式，展示位错核心结构对迁移机制和动力学的决定性影响。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
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
$α$-$β$ and $β$-$γ$ phase boundaries of solid oxygen observed by adiabatic magnetocaloric effect
利用脉冲磁场绝热磁热效应（MCE）研究了固态氧的磁场-温度相图。由于场诱导的转变，在刚好低于$β$ - $γ$和$α$ - $β$相变温度时观察到相对大的温度降低和滞后。这些相界的磁场依赖性被获得为$T_\mathrm{βγ}(H)=43.8-1.55\times10^{-3}H^2$ K和$T_\mathrm{αβ}(H)=23.9-0.73\times10^{-3}H^2$ K。磁Clausius-Clapeyron方程定量地解释了$T_\mathrm{βγ}$对$H$的依赖性，但不能解释$T_\mathrm{αβ}$对$H$的依赖性.在$T_\mathrm{βγ}$的MCE曲线是典型的一级转变，而在$T_\mathrm{αβ}$的曲线似乎具有一级和二级转变的特征。我们讨论了$α$ - $β$相变的顺序，并提出了可能的原因。
2017-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
A phenomenological model for magnetoresistance in granular polycrystalline colossal magnetoresistive materials: the role of spin polarised tunnelling at the grain boundaries
已经观察到，在磁致电阻（CMR）材料的块状和多晶薄膜中，与单晶或低于铁磁转变温度Tc的单晶膜相比，磁阻遵循不同的行为。在本文中，我们发展了一个唯象模型来解释磁场依赖的电阻在颗粒CMR材料考虑到自旋极化隧道在晶界。该模型已被拟合到两个系统，即La 0.55 Ho 0.15 Sr 0.3 MnO 3和La 1.8 Y 0.5 Ca 0.7 Mn 2 O 7。从拟合的结果中，我们已经分离出，在La 0.55Ho 0.15Sr 0.3MnO 3，来自自旋极化隧道在晶界的磁电阻的晶粒间的贡献的内在贡献。结果表明，La_（0.55）Ho_（0.15）Sr_（0.3）MnO_3的本征磁电阻效应随温度的变化符合双交换模型的预测.
1998-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Interfaces between buckling phases in Silicene: Ab initio density functional theory calculations
硅烯的屈曲结构导致了新类型的线缺陷的可能性，这些线缺陷将具有反向屈曲相的区域分开。在目前的工作中，我们发现这些新的晶界具有非常低的形成能，比石墨烯中的晶界小一个数量级。这些缺陷沿不同的方向是稳定的，并且它们都可以通过STM图像来区分。所有这些缺陷都表现为Si原子之间的局部二聚化，形成$π$ -键。因此，与原始区域相比，这些缺陷是优先吸附位点。因此，这些缺陷的低形成能和较高反应性的组合可以巧妙地用于设计嵌入硅烯中的新纳米结构。
2013-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Perfect plasticity of metals under simple shear as the result of percolation transition on grain boundaries
提出了低同调温度下的完全塑性机制。根据这一机制，所研究的现象具有临界性质。在简单剪切模式下，它与晶界网络中的逾渗转变和碎片间的非局部相互作用有着独特的联系。该机制是合理的一般推理，主要是几何特征，并采用计算建模和著名的实验结果。
2012-06-22 cond-mat.mtrl-sci nlin.CD
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
New approach for FIB-preparation of atom probe specimens for aluminum alloys
铝合金的定点原子探针层析成像（APT）一直受到样品制备问题的限制。事实上，镓，这是传统上用于聚焦离子束（FIB）的准备，具有高亲和力的铝晶界，并导致其脆化。这导致样品制备后晶界处的Ga浓度高，成分分析不可靠，样品产率低。在这里，为了解决这个问题，我们建议使用低温FIB的APT试样制备，特别是从晶界在商业铝合金。我们演示了如何设置，很容易实现传统的镓FIB仪器，是有效的，以防止镓扩散到晶界。在室温和低温（低于约100 ℃）下制备样本。90 K）进行了比较，我们证实，在室温下，的Ga被发现在晶界，而没有富集可以检测到的低温制备的样品。我们认为这是由于Ga在低温下的扩散速率降低所致。目前的研究结果可能会对铝和铝合金的理解产生很大的影响。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Unveiling temperature and phase boundaries in laser-driven shocked and released copper: insights from ultra-fast X-ray Absorption Spectroscopy up to 300 GPa
本研究利用单脉冲X射线吸收光谱（XAS）探测了高达300 GPa和7100 K下冲击压缩铜的结构与温度，首次测量了其熔化平台体温度，并约束了fcc-bcc及固-液相边界。
2025-03-03 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Antiphase magnetic boundaries in iron-based superconductors: A first-principle density-functional theory study
当磁性长程序消失时，层状铁磷族化合物出现超导电性。我们使用第一性原理密度泛函方法来研究磁排列，可能会与长程序附近的相边界。具体而言，我们研究的能量和电荷密度分布（通过计算的电场梯度）的有序超晶胞与不同密度的反相磁边界。我们量化的量与低自旋矩的反相边界处的Fe原子具有较高的能量比Fe原子与高自旋矩远离反相边界。这些破坏磁秩序应是有用的占实验数据，如电场梯度和超精细场的Fe和As原子。
2009-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Magneto-electric Tuning of Pinning-Type Permanent Magnets through Atomic-Scale Engineering of Grain Boundaries
在高温下保持高磁化率（即维持磁化的能力）的钉扎型磁体是蓬勃发展的清洁能源技术的核心。其中，Sm 2Co 17基磁体由于其高温稳定性而成为优秀的候选者。然而，尽管几十年来一直在努力优化晶内微观结构，但目前的矫顽力仅达到理论极限的20~30%。在这里，晶粒内部的纳米结构和晶界在控制介电性的作用是解开新兴的磁电方法。通过仅施加~ 1V的电压进行氢充/放电，可逆性被调节至~ 1.3T的前所未有的值。原位磁结构测量和氢原子的原子尺度跟踪表明，氢原子在晶界的偏聚，而不是晶体结构的变化，主导了可逆的和实质性的磁性变化。氢降低了局部磁晶各向异性，并促进从晶界开始的磁化反转。我们的研究揭示了以前被忽视的关键作用，晶界在传统的磁化开关范例，建议一个关键的重新考虑的战略，以克服在永磁体的磁极限，通过例如原子级晶界工程。
2021-02-10 cond-mat.mtrl-sci
The effects of high-temperature ion-irradiation on early-stage grain boundaries serrations formation in Ni-based alloys
本研究通过离子辐照实验发现，镍基合金在辐照下发生硬化，且Hastelloy X效应更显著，结构差异影响辐射过程，多余能量降低高温相形核温度，促进晶界锯齿形成。
2025-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Segregation-induced phase transformations in grain boundaries
金属晶界的相变是低维物理系统热力学研究的重要内容。我们报告原子的计算机模拟的铜-银系统，提供直接的证据表明，GB相变中的单组分GB可以继续存在于二元合金。这导致在固定温度下具有不同化学组成的偏析诱导相变。此外，对于这样的转换，我们提出了一种方法来计算不同的GB相之间的自由能差沿偏析等温线的热力学积分。这打开了发展GB相的定量热力学的可能性，它们之间的相互转化，以及未来的临界现象。
2015-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Visualization and Manipulation of Domain boundaries in 2D Ferroelectric In2Se3
铁电材料中的畴界表现出与其母体材料不同的丰富多样的物理性质，并已被提出用于纳米电子学和量子信息技术中的新应用。由于其复杂性和多样性，内部原子和电子结构的域边界，支配电子性质以及动力学域切换仍然远未阐明。利用扫描隧道显微镜和光谱（STM/S）结合密度泛函理论（DFT）计算，我们直接观察了二维铁电体β 'In_2Se_3中畴界的原子结构，并首次揭示了60°尾对尾畴界的双势垒能势.我们进一步可控地操纵与原子精度的畴边界STM和显示，畴边界的运动可以驱动的电场从STM尖端和进行集体转移的原子在畴边界。这些结果将加深我们对二维铁电材料畴界的理解，并促进这些材料的创新应用。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundary Roughening Transitions
我们考虑了由位错阵列组成的小角度晶界的粗糙化，并发现了两个转变，对应于沿着和垂直于晶界的位错的波动。后者有助于大规模的晶体取向的波动，而前者没有。这些转变的转变温度非常不同，后者发生在更高的温度下。这些温度的数量级估计是一致的，最近的实验结果从弹性和X射线测量固体$^4$他。
2009-07-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Charged domain boundaries stabilized by translational symmetry breaking in the hybrid improper ferroelectric Ca$_{3-x}$Sr$_x$Ti$_2$O$_7$
铁电材料中的带电畴壁和边界显示出独特的现象，例如由于束缚电荷的积累而增加的电导率。在这里，我们报告的电子显微镜观察的原子尺度安排在混合不适当的铁电Ca $_{2.46}$ Sr $_{0.54}$ Ti $_2$ O $_7$的带电畴边界。像在原型不适当的铁电YMnO $_3$中，我们发现，在Ca $_{2.46}$ Sr $_{0.54}$ Ti $_2$ O $_7$中的带电畴边界对应于异相边界，其用单位晶胞的分数平移移位分离相邻畴。此外，我们的研究结果表明，锶离子位于带电畴界。由于Ca $_{2.46}$ Sr $_{0.54}$ Ti $_2$ O $_7$的铁电性质，异相边界结构可以降低边界处的极化电荷，从而促进带电状态的稳定。通过结合原子分辨率成像和密度泛函理论计算，本研究提出了一个未探索的带电畴边界和结构缺陷伴随异相平移位移的稳定机制。
2021-10-15 cond-mat.mtrl-sci
A multiscale generative model to understand disorder in domain boundaries
本文提出一种简单可解释的混合生成模型，仅用少量观测即可预测铌酸钾钠薄膜中的畴界结构，揭示复杂畴界源于简单局部概率规则，并发现系统倾向于生成最高熵的畴界。
2023-05-23 cond-mat.mtrl-sci
The Sign of Three: Spin/Charge Density Waves at the Boundaries of Transition Metal Dichalcogenides
二维半导体{ \MX }（M= Mo，W; X=S，Se）过渡金属二硫属化物的一维晶界在室温下通常是金属性的。金属性起源于晶格极化，对于具有$D_{3h}$对称性的晶格，这是拓扑不变量，并导致带隙内的一维边界态。对于垂直于极化方向的边界，这些状态必须被电子或空穴占据1/3，使它们容易受到金属-绝缘体转变的影响，使平移周期增加三倍。使用密度泛函理论计算，我们证明了出现的组合一维自旋密度/电荷密度波的周期在边界处，打开了一个小的带隙$\sim 0.1$ eV。这种独特的电子结构允许在边界处的孤子激发，其携带分数电荷$\pm 1/3\ e$。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Formation energy profiles of oxygen vacancies at grain boundaries in perovskite-type electroceramics
氧空位形成能在技术相关的多晶钙钛矿相的电场辅助的异常晶粒生长中起主要作用。原子尺度上的潜在效应被假定为是由于在结构上不同的区域中的不同缺陷形成能，伴随着空间电荷区的形成，在晶粒边界和晶粒的大体积内部区域之间的阳离子和阴离子点缺陷的重新分配。使用基于经典原子间势的原子计算，我们推导并讨论了对称倾斜晶界$Σ$ 5（210）[001]和$Σ$ 5（310）[001]以及非对称倾斜晶界（430）[001]的优化结构。||（100）[001]在电陶瓷钙钛矿材料SrTiO $_3$、BaTiO $_3$和BaZrO $_3$中。我们提出的档案的氧空位形成能在这些GB，并讨论其依赖于成分和晶界类型。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Trapping of solute atoms at grain boundaries in GdNi2
利用微扰角相关谱（PAC）研究了金属间化合物GdNi 2中111 In杂质探针原子的晶格位置随合金成分和温度的变化。三个核四极相互作用信号被检测到，并测量其平衡位分数高达700 oC。两个信号具有良好定义的电场梯度（EFG），并归因于在Gd-和Ni-站点在一个有序的晶格中的In探针。第三，在低温下观察到不均匀加宽的信号。这是由于捕获，或偏析，在探针的晶格汇，如晶界（GB），具有大量的本地环境和EFG的多样性。位点分数的变化在300 ℃以上是可逆的。测量是在一对样品上进行的，这对样品在Gd中更丰富和更贫乏。值得注意的是，只有在更富Gd的样品中才有GB位点。这是解释的假设，过量的Gd偏析到晶界，并提供了一个较低的焓环境中探针原子。观察讨论了一个三能级量子系统。水平之间的焓差测定的温度依赖性的网站分数的比率的测量。发现在富Gd样品中In探针从Gd-到Ni-亚晶格的转移焓要小得多。这是由于一个大的温度依赖性的退化水平中提供给在相溶质，导致一个有效的转移焓，大大不同的差异，在网站上的fractionpies。一个可能的场景进行了讨论。对于In从GB位向Gd位和Ni位的转移，测量了不同的偏析指数，而通过宏观测量只能确定平均值。
2016-07-01 cond-mat.mtrl-sci
The use of strain and grain boundaries to tailor phonon transport properties: A first principles study of 2H-phase $CuAlO_{2}$ (Part II)
近来已经研究了透明氧化物材料，例如$CuAlO_{2}$，一种p型透明导电氧化物（TCO），用于高温热电发电机和废热冷却器。TCO材料通常成本低且无毒。通过应变和纳米结构化来设计它们的潜力是两个有前途的途径，可以不断调整电子和热性能，以实现高zT值和低成本/kW-hr器件。在这项工作中，2 H $CuAlO_{2}$的应变依赖的晶格热导率的计算通过求解声子玻尔兹曼输运方程与原子间的力常数从第一性原理计算。虽然在室温下平均体热导率为约32 W/（K-m），但对于典型的实验晶粒尺寸，在室温下从3 nm到30 nm，其下降到5-15 W/（K-m）之间。我们发现，应变可以提供的热导率的增加，以及预期的降低，但是，小晶粒尺寸的整体包含决定了这种材料的低热导率的潜力。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Effect of interface phase transformations on diffusion and segregation in high-angle grain boundaries
最近对Cu中Ag杂质在105（310）晶界（GB）中扩散的实验测量揭示了暗示可能的结构转变的不寻常的非阿氏行为[Divinski等人，B85，144104（2012）]。另一方面，原子计算机模拟最近发现了金属中高角度GB的相变[Frolov等人，arXiv：1211.1756v2（2013）]。本文采用原子模拟方法研究了Ag在Cu_（60）5（310）GB两种不同结构相中的扩散和偏聚，这两种结构相随温度的变化而相互转化。与实验数据的良好协议，验证了实验中看到的不寻常的扩散行为是由相变引起的假设。模拟还预测，低温GB相表现出单层偏析模式，而高温相具有双层偏析。总之，模拟和实验提供了第一个令人信服的证据，在大角度金属GB的结构相变的存在，并证明其检测GB扩散测量和原子模拟的可能性。
2013-04-01 cond-mat.mtrl-sci
A coupled model of diffusional creep of polycrystalline solids based on climb of dislocations at grain boundaries
本文提出了一种基于热力学的连续介质理论来模拟多晶固体的扩散蠕变。它由空位扩散和力学的耦合问题组成，其中空位在晶界处的产生/吸收是由晶界位错攀移驱动的。该模型是在一般平衡定律和完成的选择符合经典的非平衡态热力学的本构方程。扩散蠕变的动力学是从基于物理的机制在晶界处的位错的攀登，从而引入了对边界位错的密度和流动性的扩散蠕变的依赖。几个有代表性的例子已经解决了使用有限元方法，并假设代表性的体积元素组成的阵列的规则形状的晶体。应力，温度，晶粒尺寸和晶界位错迁移率的影响进行了分析和比较与经典理论的扩散蠕变。模拟结果表明，本模型再现宏观应力和晶粒尺寸的依赖性下观察到的扩散和界面控制制度，以及这种依赖性与温度的演变的能力。此外，该模型的数值实现允许通过微观结构预测微观场的演变。
2019-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Transport signatures of Fermi arcs at twin boundaries in Weyl materials
外尔费米子最显著的特征之一是它们的表面费米弧。不太为人所知的是，费米弧也可以定位在内部孪晶边界，在那里两个相反手性的外尔材料相遇。在这项工作中，我们推导出这些“内部费米弧的拓扑结构和连通性的约束。“我们证明了内部费米弧可以表现出传输特征，并提出了两个探测器：量子振荡和量化的手性磁流。我们提出半面体孪晶B20材料作为候选人主机内部费米弧，通过模型和从头计算验证。我们的理论研究揭示了拓扑特征，并激发了实验研究到有趣的物理内部费米弧。
2022-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferromagnetism in graphite driven by 2D networks of point defects
碳基材料中的铁磁性对于应用和基础科学目的都是有吸引力的，因为碳是一种轻的和生物相容的材料，与基于3d或4f电子的传统铁磁体相比，它只包含s和p电子。在这里，我们展示了直接的证据，铁磁秩序局部缺陷结构在高取向热解石墨（HOPG）与磁力显微镜和在室温下的体磁化测量。经过仔细分析，磁性杂质被排除在磁信号的来源之外，支持碳的固有磁性行为。所观察到的铁磁性已被归因于起源于未成对电子自旋定位在晶界的HOPG。晶界形成点缺陷的二维阵列，其中它们的间距取决于两个晶粒的相互取向。根据这些点缺陷之间的距离，晶界的扫描隧道光谱显示出两个强烈的分裂局域态的缺陷之间的小距离（< 4 nm）和一个局域态的费米能级的缺陷之间的大距离（> 4 nm）。
2009-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase boundaries of nanodots and nanoripples over a range of collision cascades
由粒子辐照驱动的固体表面上的纳米结构的形成和演化的开放性问题之一是是否所有的纳米图案都可以由连续统理论来解释，因为Cuerno-Barabasi连续统理论的解释迄今为止主要集中在波纹图案和粗糙的自仿射标度上。在这篇文章中，我们扩展连续理论计算的基础上的非线性Cuerno-Barabasi理论的区域尚未探索的连续理论文献，但最近显示，在蒙特卡罗模拟，是没有波纹图案。我们得到的结果加权离子穿透和不同的撞击角度。我们的研究结果表明，所需的波纹图案的溅射系数的平衡从来没有达到在这个区域，这证实了波纹图案确实是不存在的，连续理论并没有失败，因为以前的研究表明。特别是我们的研究结果显示了显着的连续和离散（固体对固体）模型之间的协议，通过计算的基础上的连续理论级联参数单独，我们得到了相同的地形相图预测在最近的蒙特卡罗模拟研究。
2013-11-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Oxides in an oxygen potential gradient: coupled morphological stability of the multiple phase boundaries
在暴露于热力学电势梯度的材料中，即，在化学势、电势、温度或压力的梯度下，发生移动组分的传输过程。这些传输过程和不同过程之间的耦合不仅具有根本意义，而且也是几种降解过程的起源，例如动力学解混和分解。此外，可能出现材料表面和界面的形态变化。在本文中，一个全面的正式处理的耦合形态稳定性的多个相界将被暴露于氧电势梯度的氧化物。
2017-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Statistical Mechanics of Low Angle Grain Boundaries in Two Dimensions
我们探讨了在热平衡时嵌入二维晶体中的小角度晶界（LAGB）的有序性。对称的LAGB受到周期性的Peierls电位经历，随着温度的升高，热脱钉过渡，在长波长以上的电位是无关紧要的，LAGB表现出横向波动，生长与位错间的距离。纵向波动导致了一系列的熔融转变，其特征在于具有普遍临界指数的发散代数布拉格峰的顺序消失。我们的理论方面检查到随机矩阵理论的映射。
2020-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
