Addendum: Site occupancy of interstitial deuterium atoms in face-centred cubic iron

補遺: 面心立方鉄における格子間重水素原子のサイト占有率

町田 晃彦*; 齋藤 寛之*; 杉本 秀彦*; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 遠藤 成輝*; 片山 芳則*; 飯塚 理子*; 佐藤 豊人*; 松尾 元彰*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Machida, Akihiko*; Saito, Hiroyuki*; Sugimoto, Hidehiko*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Endo, Naruki*; Katayama, Yoshinori*; Iizuka, Riko*; Sato, Toyoto*; Matsuo, Motoaki*; Orimo, Shinichi*; Aoki, Katsutoshi*

前回の論文(Nature Commun. 5, 5063 (2014))では、988Kと6.3GPaで収集した中性子粉末回折パターンのリートベルト精密化によって、fcc Fe金属格子に溶解したD原子のサイト占有率を調べた。fcc金属格子には、八面体サイトと四面体サイトの2つのD原子収容可能な格子間サイトがある。リートベルト精密化により、D原子は主に八面体サイトを0.532占有し、わずかに四面体サイトを0.056占有することがわかった。その後、Antonov (Phys. Rev. Mater. 2019))による密度汎関数理論(DFT)計算の結果、四面体サイトの占有エネルギーは八面体サイトの占有エネルギーよりも著しく高く、988Kの高温でも四面体サイトの占有は起こりにくいことがわかった。消衰補正は粉末回折パターンに適用されることはまれであり、前回の精密化には含まれていなかった。その結果、八面体の占有率は0.60に増加し、四面体の占有率はゼロに減少した。D原子の八面体サイトのみの占有は、以前の結果とは対照的ではあるが、DFT計算と一致している。

In our previous article (Nature Commun. 5, 5063 (2014)), the site occupancies of D atoms dissolved in an fcc Fe metal lattice were investigated via Rietveld refinement of neutron powder diffraction patterns collected at 988 K and 6.3 GPa. The fcc metal lattice has two interstitial sites available for accommodating D atoms: octahedral and tetrahedral sites. The Rietveld refinement revealed that D atoms occupied mainly the octahedral sites with occupancy of 0.532 and slightly the tetrahedral sites with occupancy of 0.056. Subsequent density-functional-theory (DFT) calculations by Antonov (Phys. Rev. Mater. 2019)) showed that the occupation energy on the tetrahedral site was significantly higher than that on the octahedral site; the tetrahedral site occupation was unlikely to occur even at temperatures as high as 988 K. We reexamined the site occupancies of D-atom by Rietveld refinement including extinction correction. As a result, the octahedral occupancy was increased to 0.60 and the tetrahedral occupancy was reduced to zero. The occupation of only the octahedral site for D atom is consistent with the DFT calculation, although in contrast to the previous results.