Aluminium self-diffusion in high-purity α-Al2O3: Comparison of Ti-doped and undoped single crystals
Aluminium self-diffusion in high-purity α-Al2O3: Comparison of Ti-doped and undoped single crystals
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高纯α-Al2O3中铝的自扩散：掺钛和未掺钛单晶的比较
DOI：
10.1016/j.actamat.2020.05.030
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
9.4
通讯作者：
G. Borchardt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
P. Fielitz;S. Ganschow;K. Kelm;G. Borchardt
关于铝在α-Al 2 O3中的自扩散的可靠数据很少，并且还不能得出关于故意异价掺杂的影响的定量结论。因此，本研究（1280≤ T/° C≤ 1500，p O2= 200 mbar）是基于精心生长的掺杂有Ti的高纯度单晶。实验测定的26 Al示踪剂扩散系数随Ti浓度的增加而增加，并证实了Ti在Al位点上的掺入，Ti Al·，以及为电荷补偿而形成的铝空位，VA l ″′。这两个点缺陷浓度与Ti浓度和温度之间的关系可以通过考虑可能的Ti Al·：V Al "“团簇来定量模拟。使用结合能的起始值，从出版的计算机模拟的拟合程序集群结合能获得。在未掺杂的样品中的令人惊讶的高Al扩散率可以暂时合理化，由于在晶体生长过程中的低氧势的液体/固体界面处的Al化合物的注射。
Reliable data on self-diffusion of aluminium in α-Al 2 O 3 are scarce and do not yet enable deriving quantitative conclusions about the impact of deliberate aliovalent doping. Therefore, the present study (1280≤ T/° C≤ 1500, p O2= 200 mbar) was based on carefully grown high-purity single crystals doped with Ti. The experimentally determined 26 Al tracer diffusivity increased with the Ti concentration and confirmed the incorporation of Ti on Al sites, T i A l•, with aluminium vacancies, V A l ″′, formed for charge compensation. The observed relation between these two point defect concentrations as a function of the Ti concentration and the temperature can be quantitatively modelled by taking into account probable T i A l•: V A l ″′ clusters. Using binding energy starting values from published computer simulations for the fit procedure cluster binding energies are obtained. The surprisingly high Al diffusivity in undoped samples can be tentatively rationalised by injection of Al interstitials at the liquid/solid interface because of the low oxygen potential during the crystal growth process.
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P. Fielitz;G. Borchardt
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K. Matsunaga;A. Nakamura;Takahisa Yamamoto;Y. Ikuhara