Coupling between bulk thermal defects and surface segregation dynamics
Coupling between bulk thermal defects and surface segregation dynamics
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体热缺陷与表面偏析动力学之间的耦合
DOI：
10.1103/physrevb.104.085408
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J. Li, S. Zhang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Li, S. Zhang
表面偏析是一种取决于热力学驱动力和动力学障碍之间微妙相互作用的现象，为此通常需要升高温度来增强原子迁移率并达到平衡。本文使用非等温条件下的经典系统，通过温度变化驱动的体中热空位的产生和湮灭以及由此产生的体表面质量交换，展示了瞬态表面偏析动力学的吸附原子过程。这通过监测 250 至 250 ℃之间温度变化的表面成分演变来证明，表明温度升高单调降低表面 Au 浓度，这是由于比 Au 多的 Cu 从本体转移到表面形成富 Cu 吸附原子簇。由于组成原子的空位形成能的固有差异，这种体热缺陷效应预计会普遍引起多组分材料中不同原子的体表面质量交换的差异。
Surface segregation is a phenomenon that depends on the delicate interplay between thermodynamic driving forces and kinetic obstacles, for which elevated temperature is often needed to enhance the atom mobility and reach equilibrium. Using the classic system ofunder nonisothermal conditions, herein, we show an adatom process underlying transient surface segregation dynamics through the temperature-change-driven creation and annihilation of thermal vacancies in the bulk and the resulting bulk-surface mass exchanges. This is demonstrated by monitoring the surface composition evolution ofwith temperature changes between 250 and, showing that the increase in temperature decreases monotonically the surface Au concentration as a result of the transfer of more Cu than Au from the bulk to the surface to form Cu-rich clusters of adatoms. Such a bulk thermal defect effect is expected to be universal in inducing the disparity in the bulk-surface mass exchanges of dissimilar atoms in multicomponent materials because of the inherent differences in the vacancy formation energies of the constituent atoms.
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