STO-Si半共格界面失配位錯(cuò)和位錯(cuò)穿越Al-Pd共格界面行為的相場(chǎng)位錯(cuò)模型.pdf

1、本文建立了基于相場(chǎng)微彈性理論和派納模型的相場(chǎng)位錯(cuò)模型，研究了STO/Si半共格界面上的失配位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)和位錯(cuò)穿越Al/Pd共格界面的行為。
　　第一，在彈性各向異性且結(jié)構(gòu)非均勻的連續(xù)介質(zhì)的相場(chǎng)微彈性理論的基礎(chǔ)上，相場(chǎng)位錯(cuò)模型研究了低能的STO/Si界面失配位錯(cuò)的柏氏矢量類(lèi)型，得到了二維模型的位錯(cuò)間距和STO膜厚的關(guān)系，并推導(dǎo)了考慮了系統(tǒng)內(nèi)均勻彈性能、位錯(cuò)彈性能和晶格能的理論公式，兩者具有一致性，發(fā)現(xiàn)隨著STO膜厚的增加，位錯(cuò)間距逐漸降

2、低并趨近于理論錯(cuò)配間距?；诔醪綌M合的γ-表面，本文建立了三維模型，模擬了界面失配位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)的形貌。因?yàn)榛ハ啻怪钡奈诲e(cuò)線交叉引起位錯(cuò)節(jié)點(diǎn)處的能量降低，使三維模型的位錯(cuò)間距比二維模型間距小。
　　第二，模型還計(jì)算了位錯(cuò)穿越納米多層膜共格界面的臨界應(yīng)力和界面彈性模量梯度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)臨界應(yīng)力隨著彈性模量梯度增加而增加。模型引入了輕觸彈性帶算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米多層膜中的全位錯(cuò)分解、分位錯(cuò)依次穿越界面的全過(guò)程的最低能量路徑和熱激活能壘的計(jì)算，這

3、有助于通過(guò)位錯(cuò)機(jī)制解釋納米多層膜的超硬化機(jī)理。模型改進(jìn)了輕觸彈性帶算法，在不影響迭代精度的同時(shí)提高了迭代效率，使迭代步驟數(shù)減少到原來(lái)的二到五分之一。
　　第三，本文實(shí)現(xiàn)了相場(chǎng)位錯(cuò)模型的算法改進(jìn)。一方面，將相場(chǎng)位錯(cuò)模型的計(jì)算單元非均勻化，并修正了彈性應(yīng)變場(chǎng)的迭代公式，在不影響計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性的情況下大大減小了計(jì)算規(guī)模，使計(jì)算時(shí)間減少到原來(lái)的十到四十分之一。另一方面，基于相場(chǎng)模型計(jì)算粒度均勻特點(diǎn)，對(duì)程序進(jìn)行并行化改寫(xiě)，并在多核CPU平臺(tái)