NiTi(110)表面氧原子吸附和扩散的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了奥氏体B2相NiTi(110)表面附近氧原子的吸附和扩散行为。计算结果表明,表面上三原子洞位是氧原子最稳定的吸附位置,且随着表面吸附氧原子覆盖度的增加,平均每个氧原子的吸附能呈上升趋势,说明吸附氧原子之间存在排斥作用。当氧原子覆盖度较低(θ≤0.5 ML)时,氧原子更容易吸附在表面上的三原子洞位,当氧覆盖度较高(θ>0.5 ML)时,除了表面上的三原子洞位外,氧原子还开始吸附在表面下的八面体中心和表面上的四原子洞位。氧原子从表面上向表面下扩散时,穿过表面第一层的能垒较高(2.11eV),而继续向下扩散的能垒较低(0.34eV),氧原子从表面上向表面下扩散起决定作用的一步是氧原子从表面上穿过表面第一层原子,一旦氧原子扩散到表面下,氧原子将会很容易向下扩散。