Особенности взаимодействия гелия и гелий-вакансионного комплекса с наноразмерными многослойными покрытиями цирконий/ниобий

Abstract

В работе были проведены расчеты из первых принципов исследования влияния атома гелия на атомную и электронную структуру ГПУ-циркония и атомную структуру наноразмерного металлического покрытия (НМП). Установлено, что атом гелия, находясь в вакансии, пребывает в метастабильном состоянии, и, в ходе релаксации, смещается на 0,8 A вдоль гексагональной оси в ее окрестность. Для исследования данного феномена были рассчитаны плотности электронных состояний и кривые заселенности кристаллического Гамильтониана. По расчетам установлено образование гибридизованных состояний между 2s-состоянием He и 4d-состоянием Zr в области энергий от –1,2 до –0,1 эВ. Главной особенностью изучения НМП Zr/Nb стало наличие факта скопления дефектов к области вблизи границы раздела между металлическими слоями.

The first-principle calculations have been performed to investigate the influence of helium atom on the atomic and electronic structures of HCP-Zirconium and Nanoscale multilayer coating (MNC). It is established that the vacancy is a metastable state for helium in Zr lattice and helium shifts towards the hexagonal axis at a distance of 0.8 A. Density of states and Crystal orbital Hamiltonian population curves was calculated to investigate the electron structure of helium-vacancy complex and Zr atoms interaction. It is observed that He 2s states form hybridizated antibonding states with Zr 4d states from –1.2 to –0.1 eV energy region. The main feature of the studied Zr/Nb MNC is the predominant vacancy and helium-vacancy complex localization in Zr and Nb atomic layers near the interfaces.