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晶界及位错模型构建

晶界构建方法与观点：

1) 在MS里可以切出表面，然后对接成晶界。

然而，就简单的周期性晶界模型，比如利用重合位置点阵CLS模型来建晶界，如文献"Sr 偏析Al晶界结构的第一性原理计算，刘利花，张颖，吕广宏，物理学报，2008，(57)4428-4433“在建模时怎么将已知晶体旋转相应的角度，然后再对接。

CALYSPO表面吸附和界面结构预测方法及应用

http://m.51papers.com/lw/70/8/wz3323179.htm

位错模型为Burgers和Bragg提出,可以用来研究小角度晶界的结构。我们FF

以简单立方晶体的倾转晶界为例,两个晶体之间的相对取向差值用0来表示。在FF

未形成晶界结构之前,由于存在取向差0,在两个晶体的表面上会存在台阶结构。FF

而在形成晶界之后,在这些台阶处,原子会终止从而形成贯穿材料的线缺陷。在FF

晶界中,由于相邻的晶体结构的影响,原子会相对于晶体中的位置有一个偏移,FF

其会在晶界中产生应力。如果围着这些线缺陷做一个柏氏回路的话,可以得到柏FF

氏矢量即为晶体的晶格基矢。其可以证明,这些晶界中的线缺陷为刃型位错。其FF

位错间距￡>为

重合位置点阵模型—FF

     位错模型对于小角度晶界有很好的描述,但对于一些大角度晶界或一些复杂的晶界,将位错模型应用到这些晶界上是很困难的。所以需要发展一套普适的理论。1926F年FFriedelF提出了重合位置点阵(CoincidenceFSiteFLattice,简称FCSL)模型,简称重位点阵模型。

假如把晶界两侧的体材料的点阵扩展到整个空间,在这两个晶体点阵之中可能不存在公共点。但是当我们将两种晶体点阵的位置做适当的平移,总可以找到两个点阵之中四个重合的点(要求这四个点不属于同一个平面中),因为平移操作不会改变晶体的结构,所以这个超点阵可以同时作为这两种晶体的周期单元；我们就可以用这个超点阵来表征晶界。我们把这个点阵叫做重合位置点阵。

     可以用晶体原胞体积与重位点阵超晶格体积之比Σ来对重位点阵分类。Σ越小表示重位点阵与原晶格点阵重合度越高。当Σ=1时表明界面两侧的晶体完全重合。

     重位点阵模型可以推广到普遍的界面模型中,但其也存在不足。重位点阵模型没有给出具体的微观结构信息,其不能描述重构后的界面结构,只能描述重构后的超晶格点阵与原晶格点阵的关系。而对于一些较为复杂的结构,确定其重位点阵是困难的。之后又发展了0点阵理论和DSC点阵理论,其都是对重位点阵模型理论的延伸与补充。

张　颖 　吕广宏　邓胜华　王天民

(1) Al 晶界的第一性原理拉伸试验＊  物　理　学　报 ACTA PHYSICA SINICA  Vol .55, No .6 , June , 2006

(2) 杂质镓在铝晶界中作用的第一原理研究