JunHui等人[1-3]结合He⁺离子辐照实验与第一性原理计算，系统揭示了3C-SiC中He–缺陷相互作用及辐照损伤演化机制。研究发现，He及嬗变元素进入SiC晶格后，会诱导形成具有明确键结构特征的原子尺度拟核–壳结构：核心区域表现为C–X键伸长长，导致局域化学能升高和结构不稳定；壳层区域表现为C–Si键收缩，通过机械能降低实现结构稳定。随着C–X键拉长程度增加，C–Si键收缩更加明显，形成“核心键拉长—壳层键收缩”的协同调控规律。
图1. 元素掺杂的计算模型及掺杂位点判定标准[1]。
图2. SiC中由空位或He诱导的键收缩以及费米能级[1]
图3. 元素引入的计算模型及判据[2]
其次，揭示He与空位缺陷诱导的原子尺度极化机制。发现He掺杂或空位形成后，由于缺陷中心的非键合效应及周围原子的欠配位作用，导致邻近Si–C键收缩，形成高密度电子与能量聚集的壳层区域。局域受限电子进一步诱导缺陷边缘C原子发生极化，使其形成指向缺陷中心的偶极结构。多个偶极耦合作用进一步激活费米能级（Ef）附近的异常电子态，形成缺陷诱导的电子共振态（Dirac-Fermion-like states）。该机制有利于解析“缺陷结构重构—键收缩—电子局域化—偶极极化—能态调控”可能的内在关联，为理解He辐照诱导硬化、电热输运变化及SiC抗辐照性能提供了新的原子尺度理论解释。
图4. 图17. He及空位偶极形成的动力学过程。(a) 原子空位和He掺杂原子共同扩大空腔体积；(b) 空位周围壳层区域的电荷分布与能量密度变化；(c) 高度局域化的电子聚集诱导位错边缘原子发生极化，使其转变为指向空位中心的偶极结构[3]。
[1] Jun Hui, Bing Sheng Li, Xue Bang Wu, Elucidation of He–Defect Interaction Mechanisms and Atomic-Scale Pseudo-Core–Shell Configurations in He⁺-Irradiated 3C-SiC via Experimental and First-Principles Calculations, Journal of the European Ceramic Society, 47, 1,2027,118730
[2] Jun Hui, Xue Bang Wu, Synergistic effects of transmutation elements and molten salt corrosion on the evolution of core–shell structures and degradation mechanisms in SiC, Transactions of Materials Research,2,10,2026,100341
[3] Jun Hui, Min Liu, Shuo Wang, Jia Peng Chen, Biao Wang,Formation of a helium-bubble-free region in irradiated SiC via Mg ion implantation: Irradiation experiments combined with first-principles calculations,Journal of the European Ceramic Society,46, 2,2026,117825
