Роль резкости границы раздела в формировании дислокаций несоответствия в нанопроволоках типа «ядро-оболочка»

Аннотация

Разработана аналитическая модель зарождения краевых дислокаций несоответствия в цилиндрических нанопроволоках типа «ядро-оболочка» с размытой границей раздела. Модель построена в рамках линейной изотропной теории упругости и учитывает взаимосвязь между геометрией нанопроволоки, степенью размытости границы раздела и параметром несоответствия решёток материалов нанопроволоки. Проведён систематический анализ зависимости энергетической предпочтительности образования дислокации несоответствия от отношения радиусов ядра и оболочки, ширины диффузной границы и параметра несоответствия. Показано, что резкие границы максимизируют выигрыш в энергии при образовании дислокации, тогда как диффузные границы подавляют этот процесс, особенно в нанопроволоках с малым ядром. Оптимальное положение зарождения дислокации в первую очередь определяется геометрическими особенностями нанопроволоки и слабо зависит от параметра несоответствия. Определён критический параметр несоответствия, превышение которого может приводить к нарушению когерентного состояния нанопроволоки. Установлено, что широкая размытая граница в нанопроволоке снижает вероятность образования дислокаций несоответствия, а увеличение параметра несоответствия между кристаллическими решётками ядра и оболочки способствует этому процессу.