Движение дислокаций в кристаллах с высоким рельефом Пайерлса : Численное моделирование

• Автор: Кравцов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 110 с. : ил

Содержание
Введение.
Глава 1. Используемая модель и методика расчётов.
1.1 Формулировка модели.
1.2 Описание методики расчётов.
Глава 2. Режимы движения дислокации.
2.1 Общее описание режимов.
2.2 Надбарьерное движение дислокаций при внешнем
напряжении, ниже напряжения Пайерлса.
2.3 Термоактивированный режим движения
дислокации.
2.4 Заключение.
Глава 3. Зарождение перегибов на дислокации.
3.1 Введение.
3.2 Описание наблюдаемой картины зарождения перегибов.
3.3 Влияние силы (температуры) на зарождение перегибов.
3.4 Заключение.

Глава 4. Взаимодействие дислокационных
перегибов.
4.1 Введение.
4.2 Солитоноподобное прохождение кинков при
столкновениях.
4.3 Увеличение числа дислокационных перегибов
при их столкновениях.
4.4 Изменения в динамике дислокационных кинков при
увеличении температуры ( внешней силы ).
4.5 Заключение.
Глава 5. Анализ результатов моделирования.
Сравнение с экспериментом.
5.1 Механизмы термоактивированного движения
дислокации по рельефу Пайкрлса.
5.2 Сопоставление с экспериментальными данными.
Заключение.
Приложение.

Введение.

Хорошо известно, что многие физические свойства твёрдых тел определяются дефектами их кристаллических решёток. В силу этого, очень большой объём научных работ, как теоретических, так и экспериментальных, посвящён изучению влияния дефектов на различные свойства: электрические, оптические, механические.
Одним из видов дефектов являются дислокации - линейные дефекты, образующиеся в кристалле как в процессе его роста, так и в процессе деформации (источники Франка-Рида.) [1].
Наибольшее влияние дислокации оказывают на механические свойства кристаллов - процесс пластической деформации определяется главным образом движением и размножением дислокаций в кристаллической решётке вещества. Собственно говоря, представление о дислокациях исторически возникло именно при попытке теоретически описать пластическую деформацию, когда Френкель, пытаясь получить оценку напряжения, при котором начинается пластическая деформация идеальной решётки металлов, получил значение, которое было на 3 — 4 порядка выше экспериментального [14]. Это дало основание для введения представления о дислокации - дефекте, являющемся источником внутренних напряжений в кристалле. Поэтому изучение подвижности дислокаций имеет большое прикладное значение. Вскрывая микроскопические механизмы пластической деформации, оно позволяет эффективно решать задачу упрочнения материалов.
Кроме механических, дислокации оказывают существенное влияние также и на электрические свойства вещества. В частности, в полупроводниках, наряду с примесными атомами, дислокации являются центрами ре-

Увеличение числа перегибов продолжается с ростом температуры до тех пор, пока она не достигнет характерного для данного напряжения значения Тг. При этом число кинков достигает своего насыщения и при дальнейшем увеличении температуры не возрастает. Вместо этого качественно меняется характер движения дислокации - по прошествии определённого времени оно становится надбарьерным. Это есть ещё одно отличие результатов моделирования от традиционных представлений. Согласно последним, концентрация кинков на дислокации монотонно растёт с ростом температуры по экспоненциальному закону.
Ввиду того, что перегибы являются образованиями, определяющими движение дислокации при / < /р, а также принимая во внимание, что их поведение не во всём следует традиционной схеме, было предпринято детальное изучение их структуры.
На рис. 8 а показаны три ближайших к линии дислокации ряда атомов. Замкнутыми кривыми обведены области кинка и антикинка. Видно, что кинку соответствует сгущение атомов в атомном ряду, а антикинку - разряжение. Этот же факт более детально проиллюстрирован на рис. 8 б, где изображено расстояние между соседними атомами в ближайшем к линии дислокации ряду. Из этого рисунка видно, что в области кинка происходит уменьшение расстояния между атомами, а в области антикинка -увеличение. Поэтому можно утверждать, что кинк - это краудион в атомном ряду, параллельном линии дислокации, а антикинк - антикраудион. Перемещение кинка и антикинка вдоль линии дислокации есть, соответственно, перемещение краудиона и антикраудиона вдоль атомной цепочки, которой является атомный ряд.
Далее, на рис. 9 показано распределение кинетической энергии в области ядра дислокации до и после появления на ней перегибов. Пики на