6H-SiC位移损伤的分子动力学模拟( 三 )

特别是对于硅空位VSiVSi ，由于VSi→CSi-VCVSi→CSi-VC过程以及与Si或C间隙原子的复合，其数量迅速减少。至于碳空位VCVC的减少，只是与Si或C间隙原子复合有关，过程VC→SiC-VSiVC→SiC-VSi占很小的比例，原因是SiC-VSiSiC-VSi对不稳定反对与VCVC重组。因此，我们得到图6(c-f)所示的结果。最终缺陷数代表原始损伤中产生的残存缺陷，其中主要包含碳缺陷的类型。该结果清楚地表明， 6H-SiC中的直接冲击非晶化是由Si PKA事件后的碳缺陷类型引起的。此外，通过改变不同环境温度下的入射PKA能量，比较最终的Frenkel对和Antisites的数量，最终得到如图7所示的关系。
从图 7 可以看出，随着 PKA 能量的增加，最终的 Frenkel 对和 Antisites 的数量线性增加，在目前的模拟中，环境温度对 Frenkel 对和 Antisites 都没有影响。结合图4的结果，该结果意味着利用低能PKA引起的多个位移级联来模拟高能PKA的位移级联过程是可能的。
不仅需要学习幸存缺陷的数量，还需要学习级联碰撞期间幸存缺陷的数量与最大缺陷数量之间的关系。因为复合率是评价材料抗辐射能力的一个非常重要的标准。
Frenkel Pairs 复合率的定义是 (2) η = (1 - NstableNmax)×100%η = (1 - NstableNmax)×100%(2) 其中 NstableNstable 是稳定 Frenkel Pairs 的数量， NmaxNmax 是最大数量模拟过程中的 Frenkel Pairs 。
根据表2 ，对于相同的入射PKA能量，选择不同温度进行多次模拟，观察温度变化对缺陷复合率的影响。关系如图 8 所示。
如图8所示，入射PKA能量较低，缺陷复合率略高，所有温度下复合率大致相同。结合之前的结果， PKA行为在很大程度上与温度无关。
3.4.集群比例
最后一部分是缺陷聚类作为PKA能量和温度的函数，我们以空位聚类为主要对象。对于间隙相，迁移势垒远低于空位和反位相，导致产生的间隙团簇很少；而对于反位团簇，反位团簇也远低于空位团簇。空缺聚类百分比数据如图9所示。图10(a ， b)分别给出了不同能量下的空位团大小。从图9的结果来看，当入射PKA能量较大时，稳态下空位团的比例较高。从图中可以看出，空位簇的比例变化不大，在不同环境温度下波动在23%左右。因此，系统温度对缺陷和缺陷团的产生没有明显的影响，甚至对空位团的大小也没有明显的影响，这可以从图10中获得。入射PKA能量越高，越有可能形成较大的团簇，空位团簇的最大尺寸为5 。当PKA能量为10 keV时，尺寸2空位团簇的百分比较高。
图10 。 PKA能量为(a)5千电子伏， (b)10千电子伏的不同空位团的百分比与温度的关系。
4.结论
在6H-SiC晶体中， 1 keV产生的点缺陷空间分布沿PKA轨迹，且相对稀疏，能量为2、5、10 keV的入射PKA引起的位移级联可分为若干相对独立的子级联。 6H-SiC的位移级联结构比3C-SiC晶体更致密。这是因为金刚石结构中晶体原子的堆积因子较低， 6H-SiC晶体比3C-SiC晶体具有更高的能量转移效率，导致6H-SiC晶体中位移级联结构更加紧凑。当入射PKA能量较低时，缺陷的复合率略高，所有温度下复合率大致相同。当入射PKA能量低于10 keV时，缺陷数与入射PKA能量呈线性关系。因此，能量大于2千电子伏的PKA引起的位移级联可以分成几个子级联。此外，入射能量较高的PKA引起的团簇比例较大，这意味着PKA能量较高的团簇会产生更多的缺陷。至于系统温度，对损伤位置的产生没有影响。
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6H-SiC位移损伤的分子动力学模拟( 三 )

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