Дислокации. Механизмы размножения и движения дислокаций

1. Физика реального кристалла

12. Откуда берутся дислокации?
Механизмы размножения и движения
дислокаций.
Профессор Б.И.Островский
[email protected]

2.

Необходимо понять:
1. Почему в кристаллах изначально
присутствуют дислокации?
2. Почему дислокации размножаются при
напряжениях много меньших
теоретического порога текучести ?

3. Откуда берутся дислокации?

4.

5.

6.

Дислокации несоответствия

7.

Гетерогенное зарождение дислокаций
под действием источника («концентратора»)
напряжений
Отпечаток
индентора!

8.

Определение способности кристалла
к пластической деформации

9.

Vd = l/ t

10.

Избирательное травление

11.

12.

Облучение поверхности быстрыми частицами
СТМ реконструкция
Oscar Rodríguez de la Fuente, Ph.D. Thesis, UCM

13.

14.

Эффекты механических напряжений
при гетероэпитаксии
Дислокации несоответствия
Сохранение объема
элементарной ячейки
= (b-a)/a

15.

Несоответствие решеток

16.

d = b/

17.

E ~ 2
ED ~
ED ~ N ~ 1/d ~

18.

19.

20.

21.

Механизмы размножения
дислокаций

22.

23.

Сила, действующая на единицу длины дислокации
Сила Пича - Келлера
Gj =bi ij
вектор
Сила всегда направлена
перпендикулярно линии
дислокации

24.

Линейное натяжение дислокаций
/L =
/L =
Сила, действующая
на концы линии
Линейное натяжение
стремится уменьшить
длину дислокационной
линии

25.

Изгиб линии дислокации
Таким образом, для того, чтобы изогнуть дислокацию
в кривую с эффективным радиусом R, необходимо
приложить к образцу напряжение:
= Gb/R
R = Gb/

26.

Источник
Франка - Рида
процесс повторяется
много раз

27.

Дислокационная сетка (сетка Франка)

28.

= b/
G
c b/l

29.

b/l
Критическое напряжение,
при котором работает
источник
c b/l
c 10-3
b
c P
Механизм Франка - Рида. Стрелки показывают направление обхода
линии дислокации; b - вектор Бюргерса.

30.

31.

b

32.

33.

34.

35.

36.

Другие источники дислокаций

37.

38.

39.

40.

c
106 Н/м2

41.

Призматические дислокации
Если образуется диск достаточно большого размера,
то ему энергетически выгодно деформироваться с
образованием дислокационной петли

42.

Образование дислокаций при росте
кристаллов из расплава
Процессы идут в следующей последовательности:
1. Образование большого количества равновесных вакансий
вблизи температуры плавления.
2. Коалесценция избыточных вакансий в областях кристалла,
где температура понижена относительно средней вследствие
температурных градиентов. Дальнейшее образование
призматических дислокационных петель – первичные дислокации.
3. Первичные дислокации являются источниками Франка-Рида и
происходит размножение дислокаций под действием
температурных напряжений, превышающих критические
напряжения размножений дислокаций c .