有限溫度下位錯的芯結構與Perierls應力的研究

《有限溫度下位錯的芯結構與Perierls應力的研究》是依託重慶大學，由王銳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：有限溫度下位錯的芯結構與Perierls應力的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王銳
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

晶體材料溫度的微觀表現為晶格振動。材料中存在著大量的位錯缺陷，晶格振動的劇烈程度必然對位錯性質有著重要的影響。長期以來，關於位錯的各種理論模型都不包含溫度，無力研究有限溫度下與位錯結構有關的諸多性質。本項目結合晶格位錯理論和基於密度泛函理論計算的聲子譜，在理論上獲得研究有限溫度下位錯性質的方法,計算廣義層錯能、位錯芯結構、Peierls應力等性質隨溫度的變化規律，討論不同溫度下的位錯運動機制，進而揭示在有限溫度下位錯芯重構和位錯扭折激發的熱力學機制。

結題摘要

晶體材料溫度的微觀表現為晶格振動，溫度越高原子的振動越劇烈。位錯是晶體中的本徵線缺陷，晶格振動的劇烈程度必然對位錯芯結構以及位錯運動機制等相關性質有著重要影響。長期以來，關於位錯的各種理論模型都不包含溫度，無力研究有限溫度下與位錯結構有關的諸多性質。本項目結合晶格位錯理論和基於密度泛函理論的第一性原理計算，在理論上獲得研究有限溫度下位錯性質的方法。經過項目組成員歷經三年的努力，取得的主要成果有：1. 明瞭了晶格振動與位錯缺陷的關係，確定了研究有限溫度下位錯性質的準靜態近似方法；2.結合第一性原理計算的聲子譜，在準諧近似下確定了廣義層錯能隨溫度變化的計算方案；3.建立了研究有限溫度下位錯性質的基本方程，給出了位錯方程中相關物理常數和物理量的第一性原理計算方案，包含溫度效應的位錯基本方程的建立是位錯理論的新突破；4.具體研究了FCC金屬Al，Ni, Cu的廣義層錯能隨溫度的變化的關係，研究了Al（111）面的分解位錯，獲得了位錯芯結構、位錯分解寬度、Peierls應力和Peierls勢壘與溫度的變化關係；5.結合第一性原理計算，研究了二維矽烯(Silicene)和氮化硼（BN）中的位錯偶極子的結構、晶格動力學、振動缺陷模，並給出位錯偶極子形成能的精確計算方法。 通過基金委對本項目的資助，項目負責人得以迅速成長（晉升副教授），形成了具有自身特色的研究隊伍，解決了長期以來位錯解析理論不能研究有限溫度下位錯性質的局限性，完成了預期的目標。本項目資助共發表SCI論文7篇（項目負責人均為通訊作者），協助陪養博士畢業一人（劉利利），陪養碩士畢業生1人（周穎）、在讀碩士生1人（楊佳麗），陪養研究生中獲得研究生國家獎學金2人次。