點缺陷空位的表征與計算.pdf

1、空位是固體中最簡單和常見的一種缺陷，然而固體的許多物理和機械性質與空位的存在關系極大．詳細地研究空位的形成和性質對理解材料的微觀和宏觀性能都有重要作用．空位對于材料相變，晶體生長，原子擴散等結構演變過程產(chǎn)生重要影響，并對材料的物理、力學性能產(chǎn)生重要影響。然而，到目前為止，空位的測量與表征十分困難。到目前為止，還沒有一個有效實用的表征晶格中空位的實驗方法，用正電子湮沒和穆斯堡爾方法，僅能測量空位密度。用原子力學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部的空位并直接觀察其形態(tài)特點一直很困難。因此對空位進行表征，直接捕捉晶體內部的空位并直接觀察其形態(tài)特點日益提到科學研究的進程中來。 本文在衍射動力學理論基礎上，運用散射矩陣法去分析探討含空位晶體的衍射強度，利用經(jīng)推導的含空位晶體的衍射動力學公式，計算了在不同參數(shù)情況下，含空位晶體空位在晶體內部某一位置的衍射強度值以及同等參數(shù)條件下完整晶體的衍射強度值，將求出的二者之間的比值，轉化為襯度

3、，從而模擬出原子-空位的亮度灰度對比圖．再結合透射電鏡等手段觀察分析微觀組織結構時的圖片，運用Digital Micrograhy軟件做出這些圖片的高分辨原子顯微圖像，并與原子-空位灰度圖對比分析．通過含空位晶體的衍射動力學理論，結合原子-空位灰度圖以及高分辨原子顯微圖，論文嘗試對納米晶體中的空位進行了間接表征．最后提出了計算空位形成能新方法，在Tiwari和Patil計算空位形成能的模型基礎上，對金屬表面能的計算方法進行了改進，計算了