點(diǎn)缺陷空位的表征與計(jì)算.pdf

1、空位是固體中最簡(jiǎn)單和常見(jiàn)的一種缺陷，然而固體的許多物理和機(jī)械性質(zhì)與空位的存在關(guān)系極大．詳細(xì)地研究空位的形成和性質(zhì)對(duì)理解材料的微觀和宏觀性能都有重要作用．空位對(duì)于材料相變，晶體生長(zhǎng)，原子擴(kuò)散等結(jié)構(gòu)演變過(guò)程產(chǎn)生重要影響，并對(duì)材料的物理、力學(xué)性能產(chǎn)生重要影響。然而，到目前為止，空位的測(cè)量與表征十分困難。到目前為止，還沒(méi)有一個(gè)有效實(shí)用的表征晶格中空位的實(shí)驗(yàn)方法，用正電子湮沒(méi)和穆斯堡爾方法，僅能測(cè)量空位密度。用原子力學(xué)顯微鏡可以觀察空位，但是僅能

2、分析樣品表面層的空位形態(tài)。如何直接捕捉晶體內(nèi)部的空位并直接觀察其形態(tài)特點(diǎn)一直很困難。因此對(duì)空位進(jìn)行表征，直接捕捉晶體內(nèi)部的空位并直接觀察其形態(tài)特點(diǎn)日益提到科學(xué)研究的進(jìn)程中來(lái)。 本文在衍射動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)上，運(yùn)用散射矩陣法去分析探討含空位晶體的衍射強(qiáng)度，利用經(jīng)推導(dǎo)的含空位晶體的衍射動(dòng)力學(xué)公式，計(jì)算了在不同參數(shù)情況下，含空位晶體空位在晶體內(nèi)部某一位置的衍射強(qiáng)度值以及同等參數(shù)條件下完整晶體的衍射強(qiáng)度值，將求出的二者之間的比值，轉(zhuǎn)化為襯度

3、，從而模擬出原子-空位的亮度灰度對(duì)比圖．再結(jié)合透射電鏡等手段觀察分析微觀組織結(jié)構(gòu)時(shí)的圖片，運(yùn)用Digital Micrograhy軟件做出這些圖片的高分辨原子顯微圖像，并與原子-空位灰度圖對(duì)比分析．通過(guò)含空位晶體的衍射動(dòng)力學(xué)理論，結(jié)合原子-空位灰度圖以及高分辨原子顯微圖，論文嘗試對(duì)納米晶體中的空位進(jìn)行了間接表征．最后提出了計(jì)算空位形成能新方法，在Tiwari和Patil計(jì)算空位形成能的模型基礎(chǔ)上，對(duì)金屬表面能的計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)，計(jì)算了