应用分子动力学方法,采用嵌入势模型在熔点下和熔点上对Al(001),(110)和(111)表面的原子结构和自扩散现象进行研究.发现这些表面的第一层原子在低于熔点时,Al(110)面在700±10 K,Al(001)面在860±10 K,Al(111)面在930±10 K呈现明显自扩散且最终转变为"类液"结构,而其余各层仍保留有序状态.对这种"类液"结构进行均方位移、结构有序参数、径向分布函数和z向粒子密度分析,发现其结构和扩散行为与熔化的Al表面不同,并能在一定温度区间稳定存在.在"类液"结构中,自扩散发生在第一层原子,且绝大多数发生在与表面平行而非垂直的方向上;一部分扩散发生在原表面的最外层内,更多的扩散发生在原表面的最外层之外.3个"类液"表面的主要扩散通道不同:Al(110)面主要在表面之上沿[001]方向、Al(001)面沿[110]和[110]方向扩散的概率大致相同,Al(111)面沿[110],[101]和[011]方向扩散的概率大致相同.在"类液"结构中没有发现层间扩散.
表面结构 分子动力学 自扩散