Головнев И.Ф.   Головнева Е.И.   Фомин В.М.  

Исследование влияния границы раздела на механические свойства гетероструктуры на атомном уровне.

Reporter: Головнев И.Ф.

В работе проведено молекулярно-динамический расчет одноосного растяжения гетероструктуры CuAg для криогенных температур.
Начальные данные. Строился идеальный кристалл меди в форме прямоугольного параллелепипеда и такой же по размерам кристалл серебра. Далее кристалл серебра размещался на расстоянии aCu/2 от грани медного кристалла по оси Z. Далее вся структура охлаждалась с помощью метода искусственной вязкости. Полученные таким способом координаты и импульсы атомов использовались далее в качестве начальных данных для расчета одноосной деформации вдоль оси X. Граничные условия моделировались так: атомы граней, перпендикулярных оси X помещались в гармонический потенциал. На левой грани скорость v0 полагалась равной нулю, а на правой грани – 10 м/с. Это позволило моделировать неподвижный и движущийся зажим с помощью обобщенного потенциала. Для анализа процесса одноосного растяжения рассчитывались силы, действующие со стороны зажима на медную и серебряную подсистемы со стороны движущегося зажима, полное относительное удлинение и изменение потенциальной энергии подсистем.
Найден интервал упругой деформации гетероструктуры: 0.074. Анализ типа деформации для деформации, больше критической, проведен по признаку обратимости геометрической формы структуры после снятия внешней нагрузки. Показано, что при деформации, больше критической, имеют место пластические изменения. То же самое дает и энергетический анализ гетероструктуры. В области упругой деформации потенциальная энергия кристалла равна первоначальной, а в области пластических изменений значительно превосходит первоначальное значение. Анализ внешней формы гетероструктуры после охлаждения также подтверждает наличие пластических деформаций при  . Для выявления роли границы раздела в гетероструктуре проведен сравнительный анализ: расчет одноосного растяжения кристалла меди, представляющего точную копию медной части гетероструктуры. Граничные условия полностью совпадали со случаем гетероструктуры. Кроме  того, выявлено образование шахматной структуры на границе раздела Сu и Ag по таким характеристикам, как смещение каждого атома и компонента тензора напряжения, что подтверждает достоверность проведенных расчетов, т.к. образование шахматной структуры на интерфейсе было замечено в ряде экспериментальных работ.
Таким образом, наличие интерфейса кардинальным образом меняет не только механические характеристики отдельных частей гетероструктуры, но и характер процессов, протекающих в ней при внешнем механическом воздействии.