Дислокации. Механизмы размножения и движения дислокаций

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

Откуда берутся дислокации?

Дислокации несоответствия

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

Определение способности кристалла
к пластической деформации

Vd = Δ l/ Δt

Избирательное травление

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

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

Несоответствие решеток

d = b/ε

Eε ~ ε 2
ED ~ ε
ED ~ N ~ 1/d ~ ε

Механизмы размножения дислокаций

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

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

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

Источник
Франка - Рида
σ
процесс повторяется
много раз
σ
σ
σ

Дислокационная сетка (сетка Франка)

ρ = μb/σ
μ ≡ G
σc ≈ μb/l

b
Механизм Франка - Рида. Стрелки показывают направление обхода
линии дислокации; b - вектор Бюргерса.
μb/l
Критическое напряжение, при котором работает источник
σc ≈ μb/l
σc ≈ 10-3μ
σc ≥ σP
σ

b

Другие источники дислокаций

σc ≈
106 Н/м2

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

Образование дислокаций при росте
кристаллов из расплава
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 σc .
Процессы идут в следующей последовательности: