Деформаційна атомна взаємодія в плівках та системах зі складною кристалічною структурою - Автореферат

Потенціали міжатомної взаємодії є основними параметрами статистико-термодинамічних теорій, які використовуються при дослідженні структурних і термодинамічних властивостей сплавів (див., наприклад, [1 - 4]). Дослідження міжатомної взаємодії у сплавах показали, що у багатьох системах вона має дальнодіючий характер. З розвитком обчислювальних ресурсів значно зросли можливості методів розрахунку параметрів міжатомної взаємодії на основі електронної теорії сплавів. Використання методу кластерного розкладання у змішаному базисі (КРЗБ) розширило можливості методу КР, дозволяючи проводити розрахунки параметрів міжатомної взаємодії також в системах з атомною розмірною невідповідністю, ефективно враховуючи оберненопросторову неаналітичність деформаційної атомної взаємодії. Однак, незважаючи на популярність методу КРЗБ, слід зазначити, що його формалізм був розроблений тільки для систем з простою (Браве) кристалічною ґраткою, тоді як велика кількість сплавів, у тому числі сплави, що мають важливе технологічне застосування, мають складну кристалічну ґратку (яка не може бути зведена ні до однієї з ґраток Браве).У цьому розділі узагальнено наявні у літературі результати дослідження деформаційної атомної взаємодії, проаналізовано проблеми в опису деформаційної взаємодії у системах зі складною кристалічною ґраткою, зокрема у системах, обмежених вільними поверхнями. У Розділі 2 проводиться аналіз деформаційної атомної взаємодії в системах зі складною кристалічною ґраткою (яка не є ґраткою Браве), в яких проявляються складні динамічні властивості ґратки матриці сплаву, при цьому пружна сила дефекту не може бути описана простою моделлю короткодіючих сил Канзакі, яка як правило використовується при розрахунках деформаційної взаємодії. 2.1 - 2.3 показано, що застосування простих моделей деформаційної взаємодії до системи Nb-O є необгрунтованим, оскільки такий твердий розчин має складні динамічні властивості і дальнодіючі силові характеристики взаємодії як атомів кисню з ніобієм, так і атомів ніобію між собою. 2.4 - 2.5 наведено результати розрахунків деформаційної взаємодії атомів кисню у твердому розчині Nb-O за вдосконаленою моделлю, що враховує сили Канзакі у трьох координаційних сферах навколо точкового дефекту (3f модель), а також виконано пошук найбільш стійких низькоенергетичних надструктур кисню з використанням методу статичних концентраційних хвиль для складних систем [2]. Проблема опису деформаційної атомної взаємодії обумовлена її анізотропним дальнодіючим характером, що призводить до неаналітичності фурє-компонент деформаційної взаємодії у початку координат оберненого простору.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

[1] Кривоглаз М. А. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей и нейтронов на флуктуационных неоднородностях в неидеальных кристаллах / М. А. Кривоглаз - К.: Наукова думка, 1984. - 288 с.

[2] Khachaturyan A. G. Theory of structural transformations in solids / Khachaturyan A. G. -New York: Wiley, 1983. - 575 pp.

[3] de Fontaine D. Configurational thermodynamics of solid solutions / D. de Fontaine // Solid State Phys. - 1979. - Vol. 34. - Pp. 73-274.

[4] Laks D. B. Efficient cluster expansion for substitutional systems / Laks D. B., Ferreira L., Froyen S., Zunger A. // Phys. Rev. B. - 1992. - Vol. 46, № 19. - Pp. 12587-12608.

[5] Zunger A. Obtaining Ising-like expansions for binary alloys from first principles / Zunger A., Wang L. G., Hart G. L. W., Sanati M. // Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. - 2002. -Vol. 10, № 6. - Pp. 685-706.

[6] Sanchez J. M. Cluster expansions and the configurational energy of alloys / Sanchez J. M., Ducastelle F., Gratias D. // Phys. Rev. B. - 1993. - Vol. 48, № 18. - Pp. 14013-14015.

[7] Бугаев В. Н. Взаимодействие и распределение атомов в сплавах внедрения на основе плотноупакованных металлов / В. Н. Бугаев, В. А. Татаренко - К.: Наукова думка, 1989. - 184 с.

[8] Wiik В. Н. The TESLA project: an accelerator facility for basic science / Wiik В. Н. // Nucl. Instr. Methods Phys. Res. A. - 1997. - Vol. 398, № 1. - Pp. 1-17.

[9] Blanter M. S. Stress-induced interaction of pairs of point defects in bcc solutions / Blanter M. S., Khachaturyan A. G. // Metall. Trans. A. - 1978. - Vol. 9. - Pp. 753-762.

[10] Blanter M. S. Stress-induced interaction and ordering in B.C.C., solutions of V, Nb, Ta and -Fe / Blanter M. S., Khachaturyan A. G. // Phys. Stat. Sol. (a). - 1979. - Vol. 51. -Pp. 291-301.

[11] Sanchez J. M Theory of alloy phase formation / Sanchez J. M., Kikuchi R., Yamauchi H., de Fontaine D. // The Metallurgical Society of AIME, 1980. - P. 289.

[12] Connolly J. Density-functional theory applied to phase transformations in transition-metal alloys / Connolly J., Williams A. // Phys. Rev. B. - 1983. - Vol. 27, № 8. - Pp. 5169-5172.

[13] Shchyglo O. Theory of size mismatched alloy systems: many-body Kanzaki forces / Shchyglo O., Diaz-Ortiz A., Udyansky A., et al. // J. Phys.: Cond. Matter. - 2008. - Vol. 20, №4.-Pp. 045207-9.

[14] Allen R. E. Studies of vibrational modes .2. Monoatomic FCC crystal / Allen R. E., Alldredge G. P., de Wette F. W. // Phys. Rev. B. - 1971. - Vol. 4, № 6. - Pp. 1661-1681.

[15] Pick S. Instabilities and reconstructions on solid surfaces: basic theoretical notions and examples / Pick S. // Surf. Sci. Rep. - 1990. - Vol. 12. - Pp. 99-131.

[16] Tatarenko V. A. Nonanalytic character of the law of dispersion of interaction between point defects in crystals / Tatarenko V. A. // Met. Phys. Adv. Tech. - 2001. - Vol. 19. - Pp. 1479-1495.

[17] Kurta R. P. Incommensurate strain-induced ordering of interstitial oxygen in Nb / Kurta R. P., Bugaev V. N., Stierle A., et al. // J. Phys.: Cond. Matt. - 2008. - Vol. 20, № 27. - P. 275206.

СПИСОК ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

[1] Kurta R. P. Incommensurate strain-induced ordering of interstitial oxygen in Nb / Kurta R. P., Bugaev V. N., Stierle A., Dosch H. // J. Phys.: Cond. Matt. - 2008. - Vol. 20, № 27. - P. 275206.

[2] Delheusy M. X-ray investigation of subsurface interstitial oxygen at Nb/oxide interfaces / Stierle A., Kasper N., Kurta R. P., Vlad A., Dosch H., Antoine C., Resta A., Lundgren E., Andersen J. // Appl. Phys. Lett. - 2008. - Vol. 92. - P. 101911.

[3] Курта Р.П. Нестабильности фононных спектров тонких пленок в модели “усеченного объема” / Курта Р.П., Бугаев В.Н. // Металлофиз. новейшие технол. - 2009. - Т. 31, № 6. - С. 761 - 775.

[4] Kurta R. Atomistic simulation of grazing incidence diffuse x-ray scattering from point defects / Kurta R., Bugaev V., Delheusy M., Stierle A., Dosch H. // Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesselschaft. - 72th Annual Meeting and DPG-Spring Meeting of the Condensed Matter Section.- Berlin, 2008.- P.506

[5] Kurta R. Atomistic simulation of diffuse x-ray scattering from point defects under glancing-angle conditions / Kurta R., Bugaev V., Delheusy M., Stierle A., Diaz-Ortiz A., Dosch H // International conference on surface x-ray and neutron scattering: meeting booklet.- Paris, 2008., PO-B-43.