基于第一性原理的Y2O3表面和内部氢扩散研究

《Physical Chemistry Chemical Physics》：First-principles study on surface and internal hydrogen diffusion of Y2O3

氢在Y?O?涂层中的扩散机制研究显示，表面氧空位通过降低迁移能垒促进氢扩散，O层终止结构更稳定，氢原子倾向于占据氧原子上方的间隙位，并沿八面体与四面体间隙通道扩散，计算与实验数据吻合，为提高涂层抗氢性能提供理论依据。

　　

Y₂O₃被广泛用作涂层材料，以防止合金中的氢渗透。然而，关于这种涂层在氢环境下的性能研究仍然有限。本文研究了氢在Y₂O₃表面的吸附及其内部的扩散过程，特别关注了表面氧空位的作用。研究结果表明，Y₂O₃以氧层终止的界面更为稳定。未饱和的氧原子促进了氢原子的吸附，氢原子倾向于占据氧原子上方的位置。表面空位作为中间位点，降低了表面与内部之间的扩散能垒，从而促进了氢原子向Y₂O₃内部的扩散。此外，氢原子还通过八面体和四面体间隙位点形成的通道进行扩散。计算得到的扩散系数和渗透率与实验值非常吻合。这些结果为提高Y₂O₃涂层的抗氢性能提供了理论依据。