● 摘要
点缺陷是最基本的也是最重要的一类晶格缺陷，材料中或多或少的都存在一定浓度的点缺陷。点缺陷导致材料电阻率、晶格体积和热膨胀系数的增加，并且通过与位错的相互作用，还会影响到晶体的力学性质和机械性质。另外，点缺陷的扩散是金属中原子的输运或扩散进程的主要机制。因此，晶体点缺陷的研究一直是材料科学、冶金学、固体物理及固体化学研究的中心问题，希望通过研究它的特性，来改良材料性能或为材料设计提供理论指导。本文应用改进分析型嵌入原子法（MAEAM）结合计算机模拟计算了面心立方（FCC）金属点缺陷在体内、表面最上层和表面附近层时的形成能及迁移能。从能量最小化观点，对体内双空位的稳定构形、空位择优的迁移机制以及表面最上层上吸附原子的择优迁移机制、表面附近层上空位对吸附的影响做了详细的讨论。得出以下结果：
（1）空位在Cu体内时，三种可能的双空位构形中，FN双空位是最稳定、最可能存在的构形。对FN双空位迁移机理的分析表明，FN双空位的多次跳迁移（旋转双空位）比一次跳迁移具有更低的迁移能。因此，Cu晶体中的双空位是通过多次跳的方式迁移,多次跳的迁移能定义为双空位的迁移能。
（2）空位或吸附原子位于贵金属低指数晶面的最上层时，空位和吸附原子的形成能均按表面原子密度增加的顺序 (110) (100) (111) 依次增加，在相同表面上，吸附原子比空位较难形成。对于空位，其迁移能按 (100) (110) (111) 的顺序依次增加，这不同于形成能的增长顺序。因为空位在迁移过程中，不仅受表面原子密度的影响，还受下层原子的影响。由于 (110) 表面的面间距较 (100) 表面的小，因此，(110) 表婵瘴幌虏愕脑佣郧ㄒ颇艿墓毕捉?(100) 表面空位下层的原子大。然而，(111) 表面上的吸附原子却具有最小的迁移能。这主要是因为 (111) 表面是最致密的表面，有着最低的粗糙度。据此可以粗略地估计出吸附原子的迁移能随表面粗糙度的降低而减小。
（3）空位在Ni(110) 表面附近层上时，第一层和第二层上的空位形成能明显低于体内值，第三层和第四层上的空位形成能稍微高于体内值，从第五层开始，其形成能近似等于体内值。其中第一层上空位形成能最低，第三层上空位形成能最高。Ni(110) 表面附近层上，空位在自身层的扩散激活能变化规律与形成能一致。在层间迁移时，表面前三层上的空位越靠近表面，扩散激活能就越小，这个结论也可以通过比较第二层和第三层上的空位在自身层、向上一层和向下一层的扩散激活能的大小得到。然而，第四层和第五层上的空位很难向上一层迁移，这是由于空位向上层扩散的激活能比其向下或自身层扩散的激活能均大。第五层以下，三个方向的扩散激活能近似等于体内值，表明表面只对其前五层上空位的形成和扩散激活有影响。由于Ni(110) 表面的前三层上空位对Cu 吸附的影响，洞位上比桥位上容易吸附原子，且邻近空位的洞位比远离空位的洞位更容易吸附原子。对于空位在第一层或第二层上时，原子更容易吸附在空位的正上方（顶位），甚至填到空位位置（当空位在第一层时）。