STO-Si半共格界面失配位錯和位錯穿越Al-Pd共格界面行為的相場位錯模型.pdf

1、本文建立了基于相場微彈性理論和派納模型的相場位錯模型，研究了STO/Si半共格界面上的失配位錯網(wǎng)絡和位錯穿越Al/Pd共格界面的行為。
　　第一，在彈性各向異性且結構非均勻的連續(xù)介質(zhì)的相場微彈性理論的基礎上，相場位錯模型研究了低能的STO/Si界面失配位錯的柏氏矢量類型，得到了二維模型的位錯間距和STO膜厚的關系，并推導了考慮了系統(tǒng)內(nèi)均勻彈性能、位錯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，位錯間距逐漸降

2、低并趨近于理論錯配間距。基于初步擬合的γ-表面，本文建立了三維模型，模擬了界面失配位錯網(wǎng)絡的形貌。因為互相垂直的位錯線交叉引起位錯節(jié)點處的能量降低，使三維模型的位錯間距比二維模型間距小。
　　第二，模型還計算了位錯穿越納米多層膜共格界面的臨界應力和界面彈性模量梯度的關系，發(fā)現(xiàn)臨界應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，實現(xiàn)了對納米多層膜中的全位錯分解、分位錯依次穿越界面的全過程的最低能量路徑和熱激活能壘的計算，這

3、有助于通過位錯機制解釋納米多層膜的超硬化機理。模型改進了輕觸彈性帶算法，在不影響迭代精度的同時提高了迭代效率，使迭代步驟數(shù)減少到原來的二到五分之一。
　　第三，本文實現(xiàn)了相場位錯模型的算法改進。一方面，將相場位錯模型的計算單元非均勻化，并修正了彈性應變場的迭代公式，在不影響計算結果準確性的情況下大大減小了計算規(guī)模，使計算時間減少到原來的十到四十分之一。另一方面，基于相場模型計算粒度均勻特點，對程序進行并行化改寫，并在多核CPU平臺