Ca对氧化铝晶界处氧空位扩散的活化机理

通过第一性原理方法计算了α-Al_2O_3的∑3(1010)晶界处Ca偏析对时氧空位(oxygen vacancy,VO)形成能和扩散势垒的影响。Ca偏析到晶界处的稳定位置后,Ca附近VO的形成能为3.05～4.04 eV,比没有掺杂的晶界处VO的形成能降低了2.5 eV以上;Ca附近VO扩散的活化能为2.30 eV,与没有掺杂的晶界相比,降低达1.8 eV.随着晶界处Ca浓度的升高,晶界附近的晶格发生明显膨胀,电荷平衡进一步被打破,VO的形成能降低至-1.43 eV,扩散的活化能进一步降低至1.27 eV。Ca掺杂对α-Al_2_3晶界有活化的作用,促进晶界处的VO的形成和扩散。