Fazga qarshi domen - Anti-phase domain

An antifaz domeni (APD) - bu tekislikning bir turi kristalografik nuqson unda kristall mintaqasi ichidagi atomlar ularnikiga teskari tartibda tuzilgan mukammal panjara tizimi. Butun APD davomida atomlar odatda boshqa turdagi atomlar egallagan joylarda o'tirishadi. Masalan, tartiblangan AB qotishmasida, agar A atom odatda B atomi egallagan joyni egallasa, bu kristallografiyaning bir turi nuqsonli nuqson antisit nuqsoni hosil bo'ladi. Agar kristallning butun mintaqasi atomlar tekisligi mintaqasidagi har bir atom uning antisitiga o'tiradigan qilib tarjima qilinsa, antifaza domeni hosil bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, APD bu ota-onaning antisitik nuqsonlaridan hosil bo'lgan mintaqadir panjara. Ushbu domenning har ikki tomonida ham panjara hali ham mukammal bo'lib, domen chegaralari antifaz chegaralari deb ataladi.^[1] Muhimi, antifaza chegarasining har ikki tomonidagi kristallar aks etish bilan emas, balki tarjima bilan bog'liq (a billur egizak ) yoki inversiya (an inversiya domeni ).

Mexanizm

Ushbu tekis nuqsonlar o'xshashdir xatolarni yig'ish chunki ular ko'pincha atom tekisliklarining siljishi va dislokatsiya harakati orqali hosil bo'ladi, ammo tarjima darajasi turlicha. Yig'ishdagi yoriqlar, stacking mos kelmasligi mintaqasi ikkita qisman dislokatsiya bilan chegaralanadi va an kengaytirilgan dislokatsiya hosil bo'ladi. Faqatgina kimyoviy buzuqlikni ko'rsatadigan fazaga qarshi domenlar uchun mintaqa ikkita ketma-ket yig'ilish yoriqlari bilan chegaralanadi, bu qatlamlar va kimyoviy buzilishlarni namoyish etadi.^[1] Shunday qilib, kristall tartibini to'liq tiklash uchun 4 ta qisman dislokatsiya kerak. Buni quyidagi 1 va 2-rasmlarda ko'rish mumkin. Ushbu mintaqalarning kengligi, xuddi shunday imzolangan qisman dislokatsiyalarning qaytarilishi va mintaqalar sirt energiyasi o'rtasidagi kuch muvozanati bilan belgilanadi. Faza qarshi chegara sirt energiyasi oshgani sayin, kompensatsiya qilish uchun qisman dislokatsiyalar orasidagi bo'linish darajasi kamayadi.

1-rasm: Ushbu rasmda Ni3Al kristalidagi ikki qatlamli atomlar tasvirlangan, bu ko'pincha fazalarga qarshi chegaralarni namoyish etuvchi ikkilik qotishma. Vizualizatsiya qilish uchun pastki qavatdagi atomlar yuqori qatlamdan kattaroq qilib ko'rsatiladi, ammo aslida bunday emas. Yuqori qavatning tarjimasini 1 va 2 kichik o'qlari bilan ko'rsatilgan ikki bosqichga bo'lish mumkin. (B) Qisqa vektor 1 tomonidan yuqori qavatning qisman siljishi murakkab stakalash yorig'ining paydo bo'lishiga olib keladi. (v) yuqori qavatning birlik panjarali tarjimasi (1 + 2) tomonidan berilgan tarjima kattaligi bilan to'liq siljishi, natijada fazaga qarshi chegara hosil bo'ladi. Agar yuqori tekislik ikkita to'liq panjara oralig'ida (1, 2, 3 va 4) siljiydigan bo'lsa, superdislokatsiya hosil bo'ladi va bu mukammal kristalli tuzilishni tiklash uchun talab qilinadi. Ikki mukammal panjara tarjimasidan tashkil topgan ushbu superdislokatsiya har ikki tomonda ikkitadan to'rt xil qisman dislokatsiyaga ajralishi kutilmoqda.^[2]

Shakl 2: To'rtta qisman dislokatsiya (1,2,3,4) hosil qilgan antifazali chegara, ularni bir-birining ustiga qo'yishning murakkab yoriqlari. Ushbu soyali mintaqalar tashqarisida kristall juda yaxshi.^[1]

Buyurtmani kuchaytirish

Dislokatsiyalarning buyurtma qilingan cho'kmalar bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqqan tartibni kuchaytirish, dislokatsiyalar kristall bo'ylab harakatlanayotganda fazaga qarshi chegaralar hosil qilib, kuch va sudralish qarshiligining sezilarli darajada oshishiga olib kelishi mumkin. Shu sababli, buyurtmani kuchaytirish ko'pincha yuqori haroratga chidamliligi uchun ishlatiladi superalloydlar turbinali pichoqlarda ishlatiladi.^[2]

Antifaz domenlari kimyoviy buzilishi sababli mukammal panjara bilan taqqoslaganda ular bilan birga sirt energiyasi jazosini o'z ichiga oladi va bu chegaralarning mavjudligi to'sqinlik qiladi dislokatsiya kristall bo'ylab harakatlanish, bu esa kesish kuchlanishida kuchayishni kuchaytiradi. Quyidagi 3-rasmda tartiblangan zarracha bo'ylab tarqaladigan chekka dislokatsiyasi jarayoni ko'rsatilgan. Dislokatsiya zarracha bo'ylab harakatlanayotganda, panjara tekisliklari muvozanat konfiguratsiyasidan siljiydi va siljish tekisligi bo'ylab A-A va B-B bog'lanishlari hosil bo'ladi. Bu muvozanat A-B bog'lash konfiguratsiyasi bilan taqqoslaganda yuqori energiya holatini hosil qiladi va energiyaning o'zgarishi fazaga qarshi chegara energiyasi (APBE) deb ataladi. Bu yaratilgan darajani oshirishi mumkin yog'ingarchilikning qattiqlashishi, kesish sodir bo'lishini qiyinlashtirmoqda va buning o'rniga Orowanning cho'kma atrofida ta'zim qilish ehtimolini oshirdi.^[1]

3-rasm: Tartibli cho'kma bo'ylab harakatlanadigan chekka dislokatsiya jarayoni. (A) da mukammal tartiblangan zarracha ko'rsatilgan. (B) da dislokatsiyalar zarrachaning bir qismi bo'ylab harakatlangan. (C) da dislokatsiya cho'kindidan chiqadi, bu sirt energiyasining ortishi va yuqori energiya bilan bog'lanish konfiguratsiyasi natijasida sirt energiyasining ko'payishiga olib keladi.^[1]

Tartibni kuchaytirish ko'pincha jozibador fazaga qarshi chegara energiyasining (APBE) repulsiv dislokatsiya energiyasiga (Gb) nisbati bilan tavsiflanadi: ${ displaystyle epsilon _ {ord} = { frac {APBE} {Gb}}}$ . Tartibni mustahkamlash darajasi ushbu nisbatga va qotishma yog'ingarchilikning erta yoki kechki bosqichida bo'lishiga bog'liq. Qachon ${ displaystyle epsilon _ {ord}}$ past, orqadagi dislokatsiya etakchi dislokatsiyalardan ancha orqada harakat qiladi va bu shakl 4a-rasmda ko'rinib turganidek cho'kmalarning alohida kesilishiga olib keladi. Shu bilan bir qatorda, qachon ${ displaystyle epsilon _ {ord}}$ yuqori, izdan chiqqan dislokatsiya etakchi dislokatsiyaning orqasidan yaqindan kuzatib boradi va 4b-rasmda ko'rinib turganidek umumiy kesishga olib keladi. Yog'ingarchilikning dastlabki bosqichlarida siljish stressining kuchayishi quyidagicha ifodalanishi mumkin:

${ displaystyle tau _ {ord} taxminan 0.7G ( epsilon _ {ord}) ^ {3/2} ({ frac {fr} {b}}) ^ {1/2}}$ past uchun ${ displaystyle epsilon _ {ord}}$ yoki

${ displaystyle tau _ {ord} taxminan 0.7G [( epsilon _ {ord}) ^ {3/2} ({ frac {fr} {b}}) ^ {1/2} -0.7 epsilon _ {ord} f]}$ yuqori uchun ${ displaystyle epsilon _ {ord}}$ bu erda G - siljish moduli, f - cho'kmalarning hajm ulushi, r - cho'kma radiusi va b - dislokatsiyaning burgerlari vektori.

Yog'ingarchilikning keyingi bosqichlarida o'xshash iboralar:

${ displaystyle tau _ {ord} taxminan 0.44G ( epsilon _ {ord}) f ^ {1/2}}$ past uchun ${ displaystyle epsilon _ {ord}}$ yoki

${ displaystyle tau _ {ord} taxminan 0.44G ( epsilon _ {ord}) [f ^ {1/2} -0.92f]}$ yuqori uchun ${ displaystyle epsilon _ {ord}}$ .^[1]

4-rasm: Cho'kmalar atrofidagi dislokatsion harakat.^[1]

Adabiyotdan namunalar

Inversiya domenlari va antifaz domenlari o'rtasidagi chalkashliklar, hatto nashr etilgan adabiyotlarda ham, xususan, kremniyda o'stirilgan GaAlarda ham keng tarqalgan. (Shunga o'xshash nuqsonlar GaN-da kremniyda shakllanadi, bu erda ular inversiya domeni sifatida to'g'ri aniqlanadi). Bunga misol keltirilgan diagramma quyida.^[3]

Antifaz domeni.JPG

Shakl 4. Si bo'yicha GaAs da noto'g'ri antifaz domeni deb ataladigan inversiya maydonini ko'rsatadigan yoritilgan maydon.^[4]

Soyali mintaqa B, APDga misoldir. Rasmda GaAs Si yo'naltirilgan yuzasida o'stirilgan (tafsilotlar bu erda muhokama qilinmaydi). The noto'g'ri yo'nalish B mintaqasidagi Ga va As atomlari kristall matritsaga nisbatan qarama-qarshi joylarda bo'lishiga olib keladi. APD borligi natijasida Ga saytlari 1, 1 ’, 2, 2’, 3, 3 ’APD ni hosil qilish uchun APD tarkibidagi Ga atomlariga bog'lanadi.

Magnetit kabi aralash oksidlanish holatidagi materiallarda, antifaz domenlari va antifaz domen chegaralari atomlarning joylashish joylarida o'zgarishlar bo'lmasada, zaryadga buyurtma berish natijasida yuzaga kelishi mumkin.^[4] Masalan, qayta tiklangan magnetit (100) yuzasida o'zgaruvchan Fe mavjud^II juftliklar va Fe^III birinchi er osti qatlamida juftliklar.^[4] Agar ikkita er osti Fe bo'lsa antifaz domen chegarasi paydo bo'lishi mumkin^II juftliklar ikkita teras birgalikda o'sganda uchrashadilar.^[4]

Adabiyotlar

^ ^a ^b ^v ^d ^e ^f ^g Kortni, Tomas (2000). Materiallarning mexanik xususiyatlari. McGraw tepaligi. 203–205 betlar.
^ ^a ^b Cai, Nix, Vey, Uilyam (2016). Kristalli qattiq moddalardagi kamchiliklar. Kembrij universiteti matbuoti. 575-577 betlar.
^ Garchi quyida keltirilgan jurnal qog'ozi APBlarning o'z-o'zini yo'q qilishiga urg'u bergan bo'lsa-da, rasm APD tasviri sifatida olingan
^ ^a ^b ^v ^d Parkinson, G. S .; Manz, T. A .; Novotniy, Z.; Sprunger, P. T .; Kurtz, R. L .; Shmid, M.; Sholl, D. S .; Diebold, U. (2012). "Fe3O4 (001) sirtidagi antifaz domen chegaralari" (PDF). Fizika. Vahiy B.. 85 (19): 195450:1–7. Bibcode:2012PhRvB..85s5450P. doi:10.1103 / PhysRevB.85.195450.

[:0-1] v ^d ^e ^f ^g Kortni, Tomas (2000). Materiallarning mexanik xususiyatlari. McGraw tepaligi. 203–205 betlar.

[:1-2] Cai, Nix, Vey, Uilyam (2016). Kristalli qattiq moddalardagi kamchiliklar. Kembrij universiteti matbuoti. 575-577 betlar.

[3] Garchi quyida keltirilgan jurnal qog'ozi APBlarning o'z-o'zini yo'q qilishiga urg'u bergan bo'lsa-da, rasm APD tasviri sifatida olingan

[PRB2012-4] v ^d Parkinson, G. S .; Manz, T. A .; Novotniy, Z.; Sprunger, P. T .; Kurtz, R. L .; Shmid, M.; Sholl, D. S .; Diebold, U. (2012). "Fe3O4 (001) sirtidagi antifaz domen chegaralari" (PDF). Fizika. Vahiy B.. 85 (19): 195450:1–7. Bibcode:2012PhRvB..85s5450P. doi:10.1103 / PhysRevB.85.195450.

[1]

[2]

[3]

[4]