Diffusion of Al, O, Pt, Hf, and y atoms on α-Al2O 3(0001): Implications for the role of alloying elements in thermal barrier coatings

Journal of Materials Chemistry

Volumn 21, Issue 5, 2011, Pages 1447-1456

  Milas, Ivan ^a,b   Hinnemann, Berit ^a,c   Carter, Emily A ^a  

^a Princeton University   (United States)

^b DUPONT COMPANY   (United States)

^c HALDOR TOPSØE A S   (Denmark)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALLOY SUBSTRATES; ALUMINA GRAIN BOUNDARIES; BOND COATS; DIFFUSION CONSTANT; DIFFUSION MECHANISMS; DIFFUSION PATHWAYS; LOCAL MINIMUMS; MINIMUM ENERGY; PERIODIC BOUNDARY CONDITIONS; REACTIVE ELEMENTS; RELATIVE RATES; STABLE ADSORPTION;

ACTIVATION ENERGY; ADSORPTION; ALLOYING ELEMENTS; ALUMINUM; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DIFFUSION COATINGS; GRAIN BOUNDARIES; HAFNIUM; PLATINUM; PLATINUM ALLOYS; THERMAL BARRIER COATINGS;

DIFFUSION BARRIERS;

EID: 78751519307     PISSN: 09599428     EISSN: 13645501     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c0jm02212h     Document Type: Article

References (84)

1. N. P. Padture M. Gell E. H. Jordan Science 2002 296 280
2. G. W. Goward Surf. Coat. Technol. 1998 108 73
3. A. M. Huntz Mater. Sci. Eng. 1987 87 251
4. R. Prescott M. J. Graham Oxid. Met. 1992 38 233
5. P. Y. Hou J. Am. Ceram. Soc. 2003 86 660
6. B. A. Pint I. G. Wright W. Y. Lee Y. Zhang K. Prüßner K. B. Alexander Mater. Sci. Eng., A 1998 245 201
7. B. A. Pint Oxid. Met. 1996 45 1
8. A. H. Heuer J. Eur. Ceram. Soc. 2008 28 1495
9. B. A. Pint K. L. More I. G. Wright Oxid. Met. 2003 59 257
10. B. A. Pint R. M. Deacon J. Appl. Phys. 2005 97 116111
11. C. Leyens B. A. Pint I. G. Wright Surf. Coat. Technol. 2000 133-134 15
12. J. A. Haynes B. A. Pint K. L. More Y. Zhang I. G. Wright Oxid. Met. 2002 58 513
13. A. H. Heuer K. P. D. Lagerlöf Philos. Mag. Lett. 1999 79 619
14. J. H. Harding K. J. W. Atkinson R. W. Grimes J. Am. Ceram. Soc. 2003 86 554
15. Y. Oishi W. D. Kingery J. Chem. Phys. 1960 33 480
16. Y. Oishi K. Ando Y. Kubota J. Chem. Phys. 1980 73 1410
17. Y. Oishi K. Ando N. Suga W. D. Kingery J. Am. Ceram. Soc. 1983 66 c130
18. D. J. Reed B. J. Wuensch J. Am. Ceram. Soc. 1980 63 88
19. J. D. Cawley J. W. Halloran A. R. Cooper J. Am. Ceram. Soc. 1991 74 2086
20. D. Prot C. Monty Philos. Mag. A 1996 73 899
21. T. Nakagawa I. Sakaguchi N. Shibata K. Matsunaga T. Mizoguchi T. Yamamoto H. Haneda Y. Ikuhara Acta Mater. 2007 55 6627
22. K. P. R. Reddy A. R. Cooper J. Am. Ceram. Soc. 1982 65 634
23. T. Nakagawa A. Nakamura I. Sakaguchi N. Shijbata K. P. D. Lagerlöf T. Y. Yamamoto H. Haneda Y. Ikuhara J. Ceram. Soc. Jpn. 2006 114 1013
24. U. Aschauer P. Bowen S. C. Parker Acta Mater. 2009 57 4765
25. B. W. Veal A. P. Paulikas J. Appl. Phys. 2008 104 093525
26. A. E. Paladino W. D. Kingery J. Chem. Phys. 1962 37 957
27. M. Le Gall B. Lesage J. Bernardini Philos. Mag. A 1994 70 761
28. P. Fielitz G. Borchardt S. Ganschow R. Bertram A. Markwitz Solid State Ionics 2008 179 373
29. C. Legros B. Lesage G. Borchardt M. Kilo F. Jomard Defect Diffus. Forum 2005 237 432
30. B. W. Veal A. P. Paulikas P. Y. Hou Appl. Phys. Lett. 2007 90 121914
31. S. Fabris C. Elsässer Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2001 64 245117
32. S. Nufer A. G. Marinopoulos C. Elsässer W. Kurtz M. Rühle J. Mater. Sci. Technol. (Shenyang, China) 2002 18 189
33. S. Fabris S. Nufer C. Elsässer T. Gemming Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002 66 155415
34. C. Elsässer T. Elsässer J. Am. Ceram. Soc. 2005 88 1
35. B. Hinnemann E. A. Carter J. Phys. Chem. C 2007 111 7105
36. J. Ahn J. W. Rabalais Surf. Sci. 1997 388 121
37. J. Toofan P. R. Watson Surf. Sci. 1998 401 162
38. G. Renaud Surf. Sci. Rep. 1998 32 5
39. P. Guenard G. Renaud A. Barbier M. Gautier-Soyer Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1996 437 15
40. P. W. Tasker J. Phys. C: Solid State Phys. 1979 12 4977
41. S. Ciraci I. P. Batra Phys. Rev. B: Condens. Matter 1983 28 982
42. M. Causà R. Dovesi C. Pisani C. Roetti Surf. Sci. 1989 215 259
43. W. C. Mackrodt J. M. Thomas G. Ackland Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 1992 341 301
44. J. Guo D. E. Ellis D. J. Lam Phys. Rev. B: Condens. Matter 1992 45 13647
45. S. Blonski S. H. Garofalini Surf. Sci. 1993 295 263
46. I. Manassidis A. De Vita M. J. Gillan Surf. Sci. 1993 285 L517
47. I. Manassidis M. J. Gillan J. Am. Ceram. Soc. 1994 77 335
48. T. J. Godin J. P. LaFemina Phys. Rev. B: Condens. Matter 1994 49 7691
49. M. Gautier-Soyer F. Jollet C. Noguera Surf. Sci. 1996 352 755
50. C. Verdozzi D. R. Jennison P. A. Schultz M. P. Sears Phys. Rev. Lett. 1999 82 799
51. C. Ruberto, PhD thesis, Chalmers University, Göteborg, Sweden, 2001
52. H.-J. Freund H. Kuhlenbeck J. Libuda G. Rupprechter M. Bäumer H. Hamann Top. Catal. 2001 15 201
53. H. Grönbeck Top. Catal. 2004 28 59
54. K. C. Hass W. F. Schneider A. Curioni W. Andreoni Science 1998 282 265
55. A. Chame F. Lancüon P. Paliti G. Renoud I. Vilfan J. Villain Int. J. Mod. Phys. B 1997 11 3657
56. E. A. A. Jarvis E. A. Carter J. Phys. Chem. B 2001 105 4045
57. J. V. Lauritsen M. C. R. Jensen K. Venkatamarani B. Hinnemann S. Helveg B. S. Clausen F. Besenbacher Phys. Rev. Lett. 2009 103 076103
58. P. Hohenberg W. Kohn Phys. Rev. 1964 136 B864
59. W. Kohn L. J. Sham Phys. Rev. 1965 140 A1133
60. P. E. Blöchl Phys. Rev. B: Condens. Matter 1994 50 17953
61. G. Kresse J. Hafner Phys. Rev. B: Condens. Matter 1993 48 13115
62. G. Kresse J. Furthmüller Phys. Rev. B: Condens. Matter 1996 54 11169
63. G. Kresse J. Furthmüller Comput. Mater. Sci. 1996 6 15
64. J. P. Perdew K. Burke M. Ernzerhof Phys. Rev. Lett. 1996 77 3865
65. G. Kresse D. Joubert Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999 59 1758
66. H. J. Monkhorst J. D. Pack Phys. Rev. B: Solid State 1976 13 5188
67. G. Kresse, J. Furthmüller, VASP the Guide, http://cms.mip.univie.ac. at/VASP
68. H. Jónsson, G. Mills and K. W. Jacobsen, in Nudged Elastic Band Method for Finding Minimum Energy Paths of Transition, Classical and Quantum Dynamics in Condensed Phase Simulations, ed., B. J. Berne, G. Cicotti, and, D. F. Coker, World Scientific, Singapore, 1998, p. 385
69. G. Henkelman B. P. Uberuaga H. Jónsson J. Chem. Phys. 2000 113 9901
70. K. Marino E. A. Carter Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2008 78 184105
71. K. M. Carling E. A. Carter Acta Mater. 2007 55 2791
72. E. A. A. Jarvis E. A. Carter J. Phys. Chem. B 2002 106 7995
73. E. A. Jarvis E. A. Carter Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2002 66 100103
74. E. A. Jarvis E. A. Carter Comput. Sci. Eng. 2002 4 33
75. E. Wallin E. P. Münger V. Chirita U. Helmersson J. Phys. D: Appl. Phys. 2009 42 125302
76. L. Pham Van O. Kurnosikov J. Cousty Surf. Sci. 1998 411 263
77. H. Zhou Y. Wang L. Zhou R. L. Headrick A. S. Özcan Y. Wang G. Özaydin K. F. Ludwig, Jr D. P. Siddons Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2007 75 155416
78. T. T. T. Nguyen D. Bonamy L. Pham Van L. Barbier J. Cousty Surf. Sci. 2008 602 3232
79. E. G. Gontier-Moya J. Bernardini F. Moya Acta Mater. 2001 49 637
80. K. M. Carling W. Glover H. Gunaydin T. A. Mitchell E. A. Carter Surf. Sci. 2006 600 2079
81. K. Marino E. A. Carter ChemPhysChem 2009 10 226
82. K. Marino E. A. Carter Acta Mater. 2010 58 2726
83. Y. Zhang J. A. Haynes W. Y. Lee I. G. Wright B. A. Pint K. M. Cooley P. K. Liaw Metall. Mater. Trans. A 2001 32 1727
84. H. Cheng H. S. Caram W. E. Schiesser J. M. Rickman H. M. Chan M. P. Harmer Acta Mater. 2010 58 2442