亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Growth Mechanism and Kinetics of Diamond in Liquid Gallium from Quantum Mechanics Molecular Dynamics Simulations

钻石 材料科学 分子动力学 增长率 化学物理 碳纤维 动力学 晶体生长 密度泛函理论 热力学 结晶学 计算化学 化学 复合材料 冶金 几何学 物理 复合数 量子力学 数学
作者
Yidi Shen,Sergey I. Morozov,Dulce C. Camacho‐Mojica,Rodney S. Ruoff,Qi An,William A. Goddard
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (27): 33046-33055 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acsami.3c03314
摘要

Ruoff and co-workers recently demonstrated low-temperature (1193 K) homoepitaxial diamond growth from liquid gallium solvent. To develop an atomistic mechanism for diamond growth underlying this remarkable demonstration, we carried out density functional theory-based molecular dynamics (DFT-MD) simulations to examine the mechanism of single-crystal diamond growth on various low-index crystallographic diamond surfaces (100), (110), and (111) in liquid Ga with CH4. We find that carbon linear chains form in liquid Ga and then react with the growing diamond surface, leading first to the formation of carbon rings on the surface and then initiation of diamond growth. Our simulations find faster growth on the (110) surface than on the (100) or (111) surfaces, suggesting the (110) surface as a plausible growth surface in liquid Ga. For (110) surface growth, we predict the optimum growth temperature to be ∼1300 K, arising from a balance between the kinetics of forming carbon chains dissolved in Ga and the stability of carbon rings on the growing surface. We find that the rate-determining step for diamond growth is dehydrogenation of the growing hydrogenated (110) surface of diamond. Inspired by the recent experimental studies by Ruoff and co-workers demonstrating that Si accelerates diamond growth in Ga, we show that addition of Si into liquid Ga significantly increases the rate of dehydrogenating the growing surface. Extrapolating from the DFT-MD predicted rates at 2800 to 3500 K, we predict the growth rate at the experimental growth temperature of 1193 K, leading to rates in reasonable agreement with the experiment. These fundamental mechanisms should provide guidance in optimizing low-temperature diamond growth.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
skotrie189完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
星途璀璨发布了新的文献求助10
19秒前
22秒前
臭鼬完成签到,获得积分10
27秒前
淡定的蹇完成签到,获得积分20
33秒前
1分钟前
1分钟前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
lkk发布了新的文献求助10
1分钟前
paradox完成签到 ,获得积分10
1分钟前
SciGPT应助狂野的锦程采纳,获得10
2分钟前
George完成签到,获得积分10
2分钟前
Able完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
3分钟前
3分钟前
3分钟前
想喝三碗粥完成签到,获得积分10
3分钟前
那那发布了新的文献求助10
3分钟前
4分钟前
充电宝应助那那采纳,获得10
4分钟前
4分钟前
4分钟前
4分钟前
4分钟前
Mary发布了新的文献求助10
4分钟前
爱吃麻辣烫完成签到,获得积分10
4分钟前
英俊的铭应助Mary采纳,获得10
4分钟前
5分钟前
吴逸彪发布了新的文献求助10
5分钟前
5分钟前
Yuki完成签到 ,获得积分10
5分钟前
5分钟前
5分钟前
dida完成签到,获得积分10
5分钟前
sinmon发布了新的文献求助10
5分钟前
完美世界应助嗨记得看采纳,获得10
6分钟前
高分求助中
Introduction to Helicopter and Tiltrotor Flight Simulation, Second Edition 2000
Overcoming Stigma and Bias in Obesity Management 800
Malcolm Fraser : a biography 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Materials selection in mechanical design 500
Bounds for Statistical Estimation in Semiparametric Models 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6486299
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8284910
关于积分的说明 17670314
捐赠科研通 5574155
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2913238
邀请新用户注册赠送积分活动 1890181
关于科研通互助平台的介绍 1747376