Ta缓冲层对化学计量金属间FeAl合金结构和磁性能的影响
具有化学有序顺磁B2和无序铁磁（FM）A2相的 Fe50Al50 合金中的磁结构相变在相变磁存储器和磁器件等自旋电子学中有应用。作者首先对 Fe50Al50 合金中的A2和B2相进行了系统的第一性原理密度泛函理论研究。对这种等原子合金的电子和自旋动力学性质的理论理解使作者对FM A2相进行了实验探索。因此，作者使用溅射法沉积了 50 nm 的 Fe50Al50 合金薄膜，并研究了Ta缓冲层对其结构和磁性能的影响。作者的结果表明，具有缓冲层的膜表现出A2相，其饱和磁化强度（848emu/cc）明显高于没有缓冲层的薄膜（576 emu/cc.）。然而，随着缓冲层的存在，表面粗糙度和吉尔伯特阻尼（α）分别从 0.41 到 0.56 nm 和 4.35×10−3 到 4.94×10−3 。α 的增强是由于表面不均匀性引起的外在贡献。
Bhardwaj, S.; Kumar, P.; Ghosh, R. K.; Kuanr, B. K. Effect of Ta Buffer Layer on the Structural and Magnetic Properties of Stoichiometric Intermetallic FeAl Alloy. AIP Advances 2024, 14 (2), 025226.
https://doi.org/10.1063/9.0000812.
Fe-Cr 合金晶界附近混合焓的原子模拟结果
用原子模拟方法研究了 bcc 随机二元FeCr合金中具有倾斜轴 [001] 的对称倾斜（孪晶）晶界 ∑5（210）和∑5(310) 以及具有倾斜轴 [110] 的晶界 ∑3(111) 和 ∑3(112) 的能量特性。基于 DFT 计算和两带半经验势进行了模拟。作者提出了晶界附近混合焓的计算公式。揭示了合金中混合焓与边界能量之间的关系。两种模拟方法都显示，与理想晶体相比，在晶界附近的混合焓有所降低。此外，DFT 预测，与基于半经验相互作用的估计相比，混合焓会更强地降低。基于所获得的混合焓与合金成分的相关性，构建了所考虑的晶界区域的相图。研究表明，晶界区域的特征是铬的平衡浓度较高，并且与本体相比，α′-相的沉淀物具有较低的铬浓度。∑5(310) 和 ∑3(112) 边界的平衡成分差异最小，∑3(111)边界的差异最大，在所考虑的晶界中能量最高。
Tikhonchev, M. Yu.; Meftakhutdinov, R. M.; L’vov, P. E. Mixing Enthalpy near Grain Boundaries in Fe-Cr Alloy: The Results of Atomistic Simulation. Journal of Nuclear Materials 2023, 585, 154611.
https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2023.154611.
改进的嵌入原子法在Fe-Al金属间化合物机械强度研究中的潜力：原子模拟的比较分析
用改进的嵌入原子法（MEAM）电势研究了Fe-Al化合物（FeAl、Fe2Al、Fe3Al、FeAl2、FeAl3、Fe2Al5）的结构和力学性能。研究了平衡晶格常数、形成焓和弹性性质，并与其他研究进行了比较。计算的晶格常数与嵌入原子法（EAM）和密度泛函理论（DFT）的计算以及实验结果吻合良好。根据弹性常数的限制，所有的 Fe-Al 化合物都是机械稳定的。计算出的化合物的体积模量与 Fe 浓度没有线性关系，这很可能是由 Fe-Al 化合物的机械各向异性引起的。然而，基于 MEAM、DFT 和 EAM 的方法和实验的 Fe-Al 力学性能的比较显示出不一致的差异，这反映了由于计算过程中施加的假设和简化，其中几种方法的不确定性。一般来说，DFT 计算比半经验势更接近实验观测。基于理论和实验方法进行了全面的比较。
Khalid, M. Z.; Friis, J.; Ninive, P. H.; Marthinsen, K.; Ringdalen, I. G.; Strandlie, A. Modified Embedded Atom Method Potential for Fe-Al Intermetallics Mechanical Strength: A Comparative Analysis of Atomistic Simulations. Physica B: Condensed Matter 2021, 618, 413157.
https://doi.org/10.1016/j.physb.2021.413157.
Al（100）、Al（110）和Al（111）重构表面上的自由能表面和空位扩散势垒
Metadynamics 是一种流行的增强采样方法，基于依赖历史的自适应偏倚势的反复应用，该偏倚势是所选数量的适当选择的集体变量的函数。在这项工作中，使用元动力学模拟，作者对空位在三个不同的 Al 表面（重建的Al（100）、Al（110）和Al（111）表面）上的扩散进行了计算研究。作者探索了扩散的自由能景观，并估计了每个表面上与这一过程相关的障碍。发现这些表面在空位扩散方面是独特的。更具体地说，重建的Al（110）表面在自由能表面上呈现四种亚稳态，自由能表面具有相当大的连通通道，能垒高度为 0.55eV。另一方面，重建的Al-(100)/Al(111) 表面分别呈现两种/三种亚稳态状态，能垒高度为 0.33eV。本研究的发现有助于理解技术相关 Al 表面中的表面空位扩散。
Mokkath, J. H.; Muhammed, M. M.; Chamkha, A. J. Free Energy Surfaces and Barriers for Vacancy Diffusion on Al(100), Al(110), Al(111) Reconstructed Surfaces. Nanomaterials 2021, 12 (1), 76.
https://doi.org/10.3390/nano12010076.
点击“阅读原文”
