中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 张之国宁夏大学 2021年博士导师: 李星共165页

摘要 : 自二十面体准晶在Al-Mn合金中被发现以来，准晶的物理和结构性质就引起了人们的广泛关注。材料在制造和开发的过程中不可避免的产生缺陷，且经常是多缺陷同时存在。因此，研究准晶材料多缺陷并存时的相互作用，对于揭示材料含缺陷时的断裂特征具有重要... 展开自二十面体准晶在Al-Mn合金中被发现以来，准晶的物理和结构性质就引起了人们的广泛关注。材料在制造和开发的过程中不可避免的产生缺陷，且经常是多缺陷同时存在。因此，研究准晶材料多缺陷并存时的相互作用，对于揭示材料含缺陷时的断裂特征具有重要的现实意义。由于一维压电准晶和二维准晶本身的多场耦合效应以及多缺陷并存时的相互作用，使得对此类问题的求解非常困难，相关方面的研究文献也较少。本文针对一维六方压电准晶无限大体含椭球型夹杂的全场解，一维六方压电准晶中螺旋位错和椭圆夹杂的反平面干涉效应，一维六方压电准晶双材料中螺旋位错与圆形夹杂的相互作用，以及二维十次对称准晶双材料中圆形夹杂与刃型位错的相互作用开展研究，同时还研究了二维六方准晶在刚性平底压头作用下的两类接触问题。主要研究内容和成果包括: 1.基于一维压电准晶材料的弹性理论，分析了一维六方压电准晶无限大体内含椭球型夹杂的力电性能。通过选取合适的势函数，获得了准晶材料受远场均匀力电加载，即轴对称加载、平面外剪切加载和平面内剪切加载三种情况下基体和夹杂内声子场应力、相位子场应力和电位移的解析表达式。结果表明:当椭球型夹杂退化为椭球型空洞时，空洞内只有电场存在且是均匀的。当椭球型夹杂退化为圆币形裂纹时，z-方向的声子场和相位子场的法向应力受初始应力和裂纹尺寸的影响，而电位移受初始电位移、准晶材料常数和裂纹尺寸的影响。不考虑相位子场，所得结果与经典弹性理论的结果一致。 2.将一维六方压电准晶的反平面压电弹性方程用矩阵表示，利用复分析和保角变换技术，研究了一维六方压电准晶中螺旋位错与椭圆夹杂的反平面弹性干涉效应，得到了用级数表示的位错分别位于基体和夹杂内的反平面问题的通解。对特殊情况:不考虑电场、不考虑位错、夹杂退化为孔、椭圆夹杂退化为圆形夹杂等进行了分析和讨论，给出了声子场应力、相位子场应力、电场强度和电位移的解析解。研究表明:当不考虑位错时，椭圆夹杂内的声子场应力、相位子场应力、电场强度是均匀的;当椭圆夹杂退化为圆形孔时，孔内电场强度不受位错的影响，仅受远场等效电场的影响。 3.利用共形映射和解析延拓方法，将双材料中位错与夹杂的相互作用问题转化为两组分区全纯函数的边值问题，研究了一维六方压电准晶双材料中一个压电螺旋位错与一个圆形夹杂的相互作用问题。假定圆形夹杂位于材料2内，求解得到了压电螺旋位错分别位于材料1、材料2和圆形夹杂内相应场的复表示。对三种特殊情况:材料1、材料2和圆形夹杂的材料常数相同，材料1和材料2的材料常数相同，材料2和圆形夹杂的材料常数相同等进行了分析和讨论。研究结果表明:当材料1、材料2和圆形夹杂的材料常数相同时，所得结果与一维六方压电准晶材料中含螺旋位错的结果一致:当材料1和材料2的材料常数相同时，所得结果与一维六方压电准晶中螺旋位错与圆形夹杂的相互作用结果一致;当材料2和圆形夹杂的材料常数相同时，所得结果与一维六方压电准晶双材料中含一个压电螺旋位错的结果一致。 4.利用具有四重复根的格林函数复势解，给出了二维十次对称准晶平面问题应力场和位移场的复表示，研究了二维十次对称准晶双材料中一个刃型位错与一个圆形夹杂的相互作用。假定圆形夹杂位于材料2中，得到了刃型位错分别位于材料1、材料2和圆形夹杂内相应场的通解。由于二维五次对称准晶和二维六方准晶的平面最终控制方程与二维十次对称准晶一样，都可化简为一个四重调和方程，因此，该方法可为分析上述两类二维准晶双材料中刃型位错与圆形夹杂的相互作用问题提供理论参考。 5.采用位移势函数法将二维六方准晶平面最终控制方程化简为一个四重调和方程，利用四重调和方程的复势解，给出了二维六方准晶应力和位移的复表示，研究了一个刚性平底压头作用下，二维六方准晶材料有限摩擦接触和半平面粘接接触问题，得到了应力分量的解析表达式，分析了压头所受法向载荷与压入深度的关系。结果表明当材料确定时，压入深度仅与压头承受的法向载荷大小有关。给出了无量纲应力曲线图和应力云图，数值结果显示了分析问题的方法的正确性和该问题所得解的有效性。本文的研究对进一步分析和理解一维压电准晶材料中多缺陷并存时的相互作用及二维准晶材料的声子场.相位子场的耦合机理提供一定的帮助。另外，本文的研究结论对于准晶材料及结构的设计和安全使用具有指导和参考价值。收起

关键词 : 一维六方压电准晶二维准晶复变函数螺旋位错椭圆夹杂

2. 声子共振对纳米材料热导率的调控及其机理的理论研究

[学位论文] 王红颖苏州大学 2021年硕士导师: 张晓宏；熊世云共114页

摘要 : 使用热电材料将废弃的热能转化为电能是解决能源危机的可靠途径之一，高性能的热电材料需要具有“电子晶体，声子玻璃”的特性。通过引入散射源和降低维度等声子散射的方法可以有效降低材料的热导率，提高材料的热电优值zT，这种方法是目前实现高效热... 展开使用热电材料将废弃的热能转化为电能是解决能源危机的可靠途径之一，高性能的热电材料需要具有“电子晶体，声子玻璃”的特性。通过引入散射源和降低维度等声子散射的方法可以有效降低材料的热导率，提高材料的热电优值zT，这种方法是目前实现高效热电转换的有效途径之一。然而，声子散射机制基于声子的粒子性，一般只能抑制波长小于散射源尺寸的中高频声子的输运，低频声子由于具有较大的波长，声子散射机制通常难以对其发挥作用。但低频声子由于具有非常长的平均自由程，对热导率的贡献也非常大，因此，单一的声子散射机制在降低热导率方面的效果有限。另外，由于散射源一般位于材料内部，在散射声子的同时也会对电荷输运造成一定的影响。因而声子散射机制的以上两个固有缺陷限制了热电优值的进一步提升。为了实现对低频声子输运的高效调控，本论文采用声子共振的方案来对低维材料的热输运进行调制，并利用分子动力学模拟结合晶格动力学分析等方法对声子共振机制进行了详细研究。本论文分离出了影响声子共振的因素，并通过同声子散射相结合实现了对全频段声子输运的高效调控，为新一代高性能热电材料的开发提供了理论支撑。本论文的主要结论如下: 首先，通过选用石墨烯纳米带作为研究对象，本论文详细研究了共振结构与主体材料之间的界面结构以及共振结构自身物理特性对共振效果的影响。研究表明，在石墨烯纳米带的边缘引入完美的共振支链可大量引入低频共振声子并显著降低其热导率，这主要得益于共振结构所产生的低频共振声子可与传输声子进行杂化耦合，大幅抑制了20THz以下的中低频模式的热输运。另外，通过在共振支链与主纳米带之间的界面处引入空穴、改变共振支链的原子质量或在共振支链中引入合金散射可实现对热导率的进一步调制。不同于声子散射，引入上述结构(均引入了散射源)后其热导率均大于完美共振结构的热导率。通过本征矢和声子参与率的分析，我们发现界面空穴以及异质支链的存在会阻碍共振模式渗透到主体材料中，从而减弱共振声子与传输声子之间的耦合强度;而对于合金共振结构，其平均自由程的计算表明共振支链合金化会严重散射共振结构中的高频声子，导致它们的平均自由程小于共振结构的高度，从而使得共振声子的入射波和反射波之间的相位被改变并影响共振模式的形成，因此最终引起了热导率的上升。本研究证明了共振结构中共振驻波模式和传输模式耦合现象的存在，为进一步通过修饰共振结构及其界面工程来调节纳米声子超材料的热导率提供了理论基础。其次，通过在硅纳米线中引入螺旋位错以及在其表面引入共振结构，本论文系统地研究了声子散射和声子共振对热输运的协同效应及其相关机理，以实现对全频段声子输运的高效调控。研究表明，螺旋位错和表面共振结构均可降低硅纳米线的热导率，且二者结合后可进一步调制其热输运，实现极低热导率的设计。我们发现螺旋位错结构主要是通过体系的非均匀应力场来增强声子的非谐散射从而降低热导率，而共振结构则是通过同时降低纳米线的声子群速度和弛豫时间来实现对热导率的调控，尤其是4THz以下的模式弛豫时间可以实现两个数量级的减小，这主要归功于共振模式的引入可以大幅增加声子的散射通道;通过比较螺旋位错和共振结构的模式热导率，我们发现低频时共振结构对声子输运的抑制作用更强，而在高频时则恰好相反，这使得共振螺旋结构可以高效地调控全频段的声子输运;并且通过改变螺旋位错的滑移量以及共振支链的高度均可使得协同作用得到进一步增强，这种复合结构被认为可以进一步降低材料的热导率。因此通过将声子共振与螺旋位错相结合，本项研究为全频段声子输运的高效调控以及超低导热结构的设计提供了新的理念和方法。收起

关键词 : 热电材料热输运声子共振声子散射螺旋位错

3. 体心立方晶体中螺旋位错的多叶结构研究

[学位论文] 胡湘生重庆大学 2018年博士导师: 王少峰共104页

摘要 : 对体心立方（BCC）晶体塑形行为起到支配地位的是1/2(111)螺旋位错。BCC晶体中的1/291110螺旋位错存在两种非平面结构，反对称的三叶结构和对称的六叶结构，哪种结构能量更稳定一直存在争议。BCC 晶体中的非平面结构以其结构特征可以称之为多叶结构。... 展开对体心立方（BCC）晶体塑形行为起到支配地位的是1/2(111)螺旋位错。BCC晶体中的1/291110螺旋位错存在两种非平面结构，反对称的三叶结构和对称的六叶结构，哪种结构能量更稳定一直存在争议。BCC 晶体中的非平面结构以其结构特征可以称之为多叶结构。本文旨在P-N模型的解析理论框架内，研究BCC晶体中螺旋位错的多叶结构，并给出1/2(111)螺旋位错的基态结构。本文首先考虑的是一个简单螺旋位错模型，即正弦力律下多叶结构螺旋位错的基态问题，主要包括方程的推导、方程的严格解、位错能量、应力场和位移场。一直以来，只能用近似解的方案处理多叶结构位错方程，而本文首次给出了多叶结构位错方程的严格解，定义在每一叶上的严格解可以通过经典的 Peierls 解以“割尾巴”的方法给出。位错芯能量表明，螺旋位错总是尽可能的分布在所有可能的滑移面上。应力场展现出明显的多叶结构特征，并且六叶结构应力场的大小明显小于平面结构，其恰好对应于六叶结构的弹性能密度更小。位移场在滑移面处出现不连续的跳跃，跳跃的幅度正好与错配场（严格解）相等。在 P-N 模型的框架内，BCC 晶体中螺旋位错的能量需要加上晶体离散效应带来的点接触相互作用和第一性原理计算得到?-面的修正。在给出了六种典型BCC金属（Ta、Mo、Cr、W、Nb、V）完整的?-面后，基于推广的Peierls方程的严格解，提出了适合于BCC晶体中多叶结构螺旋位错的修正解。将修正解应用在BCC中的1/2(111)螺旋位错的多叶结构方程中，发现六叶结构相比于平面结构和三叶结构，能量最低，结构最稳定，即VB族和VIB族金属的稳定结构都应该为六叶结构。最后，在各向同性的基础上，讨论了各向异性对BCC晶体中螺旋位错的多叶结构的影响。在总结了各向异性近似下位错之间的相互作用能后，确定了多叶结构位错方程，基于推广的 Peierls 方程的严格解给出了方程的近似解。在将该模型应用到六种典型的BCC晶体中的1/2(111) 螺旋位错后发现，相比于三叶结构，仍然是六叶结构的能量较低。并且，各向异性对多叶结构螺旋位错的影响在?-面和能量因子比值偏离1较大的情况下，对位错宽度和位错芯能量的影响不可忽略。?-面和能量因子比值对螺旋位错各向异性的影响比相互作用能对各向异性的影响大。推广的 Peierls 方程对应的螺旋位错模型是一个可解模型，该模型中位错的分布趋向于所有可能的滑移面。在P-N理论框架下，BCC晶体中1/2(111)1/2(111)螺旋位错的基态结构为六叶结构，三叶结构和平面结构都是亚稳态结构。在各向异性弹性近似下，该结论仍然成立。收起

关键词 : 体心立方晶体螺旋位错多叶结构各向异性

4. 掺杂EDTA下硫脲硫酸锌晶体的溶液稳定性、生长机制及界面微观形貌研究

[学位论文] 宋洁重庆大学 2015年博士导师: 李明伟共142页

摘要 : 当今社会，人类已经全面进入信息时代。非线性光学晶体属于信息材料，对人类起着越来越重要的作用。由于结合了无机和有机化合物的优点，金属有机配合物被引入到非线性光学材料的研究领域，硫脲硫酸锌晶体（简称 ZTS）即是其中的一员。ZTS晶体属于非中... 展开当今社会，人类已经全面进入信息时代。非线性光学晶体属于信息材料，对人类起着越来越重要的作用。由于结合了无机和有机化合物的优点，金属有机配合物被引入到非线性光学材料的研究领域，硫脲硫酸锌晶体（简称 ZTS）即是其中的一员。ZTS晶体属于非中心对称的正交晶系，表现出低的角度灵敏性，其倍频效应是磷酸二氢钾（KDP）晶体的2-4倍。ZTS晶体还具有较高的激光损伤阈值、良好的机械硬度和宽的光学透明度。鉴于上述优点，ZTS晶体被广泛应用于激光技术、光通信、数据存储技术和光学计算等领域。目前，对ZTS晶体的研究主要集中在溶液法生长大尺寸单晶和考察各种添加剂对其光学性能的影响上，对ZTS晶体生长机制和微观形貌方面的研究较少，相关的微观实验数据还较为缺乏，这在一定程度上制约着优质ZTS单晶的制备与应用。随着原子力显微镜（AFM）的问世，使得人们对微观领域的探索变为可能。此外，作为一种重要的络合剂，乙二胺四乙酸（EDTA）能络合溶液中不利于晶体生长的金属杂质离子，进而改善ZTS晶体的光学性能，但从微观角度考察其对晶体生长影响的研究尚未见报道。运用 AFM对 ZTS晶体表面的生长过程进行实时观察和研究，可以知晓生长基元如何通过生长界面进入晶格位置，获得与ZTS晶体生长过程息息相关的微观数据，了解其生长过程中的微观机制，从而指导人们有效控制晶体生长的各个环节，有利于快速生长优质的ZTS单晶。此外，还需深入研究EDTA作为添加剂将如何影响ZTS的溶液性质和晶体生长过程。本文以热科学理论为基础，从热力学和动力学角度深入探讨了不同掺杂浓度及过饱和度对ZTS生长溶液稳定性、晶体生长机理及微观表面形貌的影响，主要内容包括： ① ZTS晶体的溶解度、亚稳区宽度及诱导期测定实验。测量了不同掺杂浓度、不同过饱和度下ZTS晶体的溶解度曲线和不同温度、不同掺杂浓度及不同降温速率的亚稳区宽度。发现随着添加EDTA浓度的增加，生长溶液的溶解度有所增大，同时，亚稳区宽度变大，溶液稳定性得到提升。亚稳区宽度随降温速率的加快也相应地变大。通过诱导期实验，研究了添加不同浓度 EDTA下和不同过饱和比下ZTS溶液的成核过程。实验结果表明，在不同过饱和比下，ZTS溶液中的成核方式不同。此外，计算得到了添加不同浓度 EDTA及不同过饱和比下的一系列成核参数。 ②运用实时 AFM对不同生长条件下 ZTS晶体（100）面的生长机制进行了微观扫描研究。在二维成核机制下，刃位错及缺陷处更易成核，表面生长以层状生长为主，二维核的铺展速度在<001>和<010>方向表现出明显的各向异性；添加EDTA后，能有效降低成核势垒，在更低的驱动力下也能形成二维核并发展成为生长丘。此外，也对掺杂后的二维核生长特性进行了讨论。 ③添加 EDTA后，在较低过饱和度下，ZTS晶体（100）面观察到了螺位错生长机制。针对该生长机制，对单根螺旋位错、同号位错和异号位错表现出的不同生长特性分别进行了详细讨论。 ④ ZTS晶体（100）面的微观形貌以台阶推移为主。台阶间距并不均匀；同向推移的台阶可能发生聚并，而逆向推移的台阶相遇则会发生剥离，削弱聚并程度；较宽台阶面上会产生推移方向与原有台阶垂直的单台阶列，沿原有台阶边缘将形成高度不等的聚并台阶。根据所得台阶推移的微观数据，对25℃，过饱和度范围为0.03≤σ≤0.08，添加不同浓度EDTA的台阶生长动力学进行研究，计算得到了台阶动力学系数、台阶棱边能与掺杂EDTA浓度的关系并得出该条件下ZTS晶体表面物质输运受体扩散控制。 ⑤利用原子力显微术对ZTS晶体（100）面进行观察，发现其表面产生的缺陷主要包括空洞缺陷、液态包裹物缺陷和固体包裹物缺陷。对各缺陷形成的原因及其对表面形貌的影响进行了探讨。本文的研究工作包括以下几组创新点： ①利用多温法和等温法分别对添加不同浓度EDTA、不同过饱和度、不同降温速率和不同温度下ZTS晶体的溶液稳定性进行了研究。结果显示添加EDTA能提高溶液稳定性并指出了稳定性得以改善的原因。 ②利用 AFM对不同掺杂浓度下的 ZTS晶体（100）面生长进行实时观察，分别获取了二维成核和螺旋位错生长机制下晶体表面的生长特性。在二维成核机制下，首次提出在添加 EDTA后，刃位错成核会经历“孕育”阶段并发现成核位垒会有所降低。 ③在螺旋位错生长机制下发现了多种类型的位错生长，对其生长分别进行了分析。其中，通过对单根螺旋位错生长台阶长度和推移速率进行测量，发现二者的关系并不完全符合吉布斯-汤姆森法则，说明该法则并非对所有情况都普适适用；对位错间的相互影响进行了研究，发现同号位错在生长过程中会相互影响，导致所发出台阶的推移速率下降；异号位错所发出台阶的生长并不对称；当多个位错源同时存在时，生长较慢的一方将被吞并、消失。这在以往对半有机晶体的研究中还未见有报道。 ④总结了不同条件下晶体表面的不同台阶生长形式，讨论了添加EDTA对台阶动力学及棱边能的影响，并推导出ZTS晶体（100）面溶质分子的输运机制。 ⑤研究了晶体表面多类缺陷的形成及对台阶推移的影响，提出空洞缺陷存在时，台阶高度与是否会形成液态包裹物有关。根据我们查阅的资料，目前还未见相关报道。收起

关键词 : 二维成核螺旋位错生长机制界面微观形貌硫脲硫酸锌

5. 羟基磷灰石晶须的水热法制备及其针状生长机理研究

[学位论文] 张勇武汉理工大学 2002年硕士导师: 李世普共56页

摘要 : 羟基磷灰石晶须具有良好的生物相容性和力学性能,是一种具有广泛应用前景的生物医学材料.利用水热法合成羟基磷灰石晶须重复性好、便于控制,所得晶须结晶度高、形状均一、性能稳定.选用自制的CaHPO<,4>作为营养材料,用水热法制备羟基磷灰石晶须,并对所获得... 展开

关键词 : 羟基磷灰石晶须水热法晶体缺陷生长机理螺旋位错

6. LAP晶体和MMTC晶体表面形貌与生长机理研究

[学位论文] 耿延玲山东大学 2006年博士导师: 许东共121页

摘要 : 晶体生长是一门古老的学科。人们从长期的研究和实践中总结出了一系列晶体生长的理论模型和定律，对于晶体生长有了比较深入和全面的认识，晶体生长理论有了一定的发展。由于晶体生长要受到诸多因素的影响以及所研究个体的多样化，晶体生长理论发展到... 展开晶体生长是一门古老的学科。人们从长期的研究和实践中总结出了一系列晶体生长的理论模型和定律，对于晶体生长有了比较深入和全面的认识，晶体生长理论有了一定的发展。由于晶体生长要受到诸多因素的影响以及所研究个体的多样化，晶体生长理论发展到今天仍难以形成一个完备的体系来解释所有实际晶体的生长。有关晶体生长的理论和规律是从实际晶体生长过程中总结出来的具有共性的东西。我们只有把研究的个体多样化，通过大量的科学实验，才能总结出普遍适用的规律，推动晶体生长理论向前发展。先进的科研设备对于晶体生长理论研究有着重要的推动作用。随着科技的发展，原子力显微镜(atomic force microscopy，AFM)成功问世。AFM是一种全新的表面分析仪器，通过检测探针与样品表面的原子间的作用力来获得样品表面形貌，分辨率可达纳米级甚至原子级，并且可在大气、溶液环境下工作，因此可以利用AFM实时或者非实时地研究晶体生长的表面形貌和生长机理。AFM的出现为我们研究晶体生长创造了条件，观测到了许多以前只是理论预测的生长现象，同时还发现了一些原有生长理论不能解释的新现象，从而丰富和发展了晶体生长理论。本论文选择了L-精氨酸磷酸盐(LAP)和硫氰酸锰汞 (MnHg(SCN)<,4>，MMTC)为对象，利用AFM对它们的微观形貌进行研究，以期能够深入了解这两种晶体的生长机理与特点，对晶体生长理论研究有所贡献。主要内容有以下几个方面：一、LAP晶体研究 1．LAP晶体{100}面主要的形貌特征包括：层状直线生长台阶，长方形的螺旋位错生长丘以及沿b方向伸长的二维核。这些典型的生长形貌是由LAP晶体结构所决定的。B方向上强的周期键链以及L-精氨酸分子与磷酸根基团的偶极矩沿b方向排列的一致性使的b轴成为LAP晶体快速生长的方向。在{lOO}面上一旦有台阶源产生，由于偶极引力和周期键链的作用，生长基元迅速沿6轴堆积，形成沿6轴伸长的形貌。LAP晶体生长的一个重要特征是平行于6轴，向c 方向运动的层状直线台阶，这一现象在以前的研究中已被证实，而更微观层次上的螺旋位错和二维核生长的各向异性是首次报导。各向同性形貌的圆形生长层存在于各向异性形貌的椭圆形生长丘上，这可能是由于位错中心的应力很大，大到克服了晶体结构的影响使得中心附近的生长层各向同性生长。远离位错中心，应力减小，晶体结构的影响占了主导地位，生长层又呈现出晶体结构所导致的各向异性生长。说明晶体的生长不但受到晶体结构的制约，还要受到其他条件的影响。 2.LAP晶体{lOO}面的生长机制主要包括螺旋位错生长和二维成核生长两种机理，其中以二维核生长为主。两种机理共存的生长现象时有发生。并存有两种方式，一是二维核与位错源出现在晶体表面不同的地方，各自为政；另一种方式是二维核产生于螺位错推出的台阶面上或者螺位错出现在二维核生长形成的小丘上，两者协同作用。生长源推出的台阶高度大多在1.085nm左右，与晶胞参数α相等，而最小的二维核的高度为0.54nm，相当于晶胞参数的一半。LAP晶胞内含有两个LAP分子，所以可以推断，LAP晶体生长时一般是以双分子基元在晶面上复合的。但由于LAP晶体{100}面网间的结合力较弱，容易沿结晶水层断裂，所以有时也以单分子层为生长基元。 3.LAP晶体{lOO}解面呈现出晶体的解理面所具有的典型的形貌特征，如直线台阶、V形台阶以及多层台阶的滑移等。解理面上位错露头点并不常见。在生长温度40℃，过饱和度σ=0.031条件下，对晶体解理面进行了再生长实验。与自然面不同，在较低的过饱和度下就能够成核生长。在低过饱和度下产生二维核的原因有两点，一是解理面上台阶的存在降低了成核位垒，二是解理面上的不饱和悬键在一定程度上加速了成核和生长。生长时间为10秒时，有二维核和新的生长层形成。但扫描过程中，表面形貌发生了变化最后新生成的二维核和生长层消失。这是由于表面处于亚稳态，接触式的扫描施加于表面的力破坏了形貌。在相同的溶液中生长70秒时，表面有多个生长层，并且达到稳态，形貌不随扫描而变化。生长表面从亚稳态过渡到稳态。首次对LAP晶体解理面进行实时生长研究，计算出它的动力学系数β为10数量级，介于无机晶体(10～10)和有机晶体(10～10)之间，这与LAP晶体半有机晶体的事实相符合。 4.研究了溶液环境对LAP晶体生长形貌和机理的影响 (1) 在LAP：Cu离子进入晶格，原本结合力弱的精氨酸．水．精氨酸分子层的结合力变得更弱，使得LAP：Cu分子作为生长基元就导致亚台阶的出现。 (2) 在含有过量L一精氨酸的溶液中生长的LAP晶体，二维核生长与螺旋位错生长同时共存。二维核生长特点与在化学计量比溶液中相似，沿b方向生长速度大于c方向的生长速度：而位错丘总是成组出现，丘与丘之间有空洞，这是由于吸附了杂质粒子形成了小的空核，空核的产生会引起周围反常晶格分布导致位错的形成。还发现了台阶的杂质分界点，在分界点处形成弯曲的台阶形貌。 (3) DLAP晶体的表面形貌和生长机理与LAP晶体类似。台阶大多也是沿b方向，向c方向推移。二维核在台阶面上产生，有的与台阶相连形成台阶前缘的突出部分，有的二维核提供了进一步成核的台阶源，新核在上面产生，层层堆积就会长成小岛。二、MMTC晶体研究 1.多数情况下，螺旋位错生长和二维核生长在MMTC晶体{110}面上同时进行。二维核经常在螺旋位错中心处成核，形成的生长层覆盖了位错露头点。二维核还容易在宽的台阶平台上成组产生，它们相互堆叠导致台阶悬垂突兀的形貌。大多数的位错生长丘和二维核生长丘都呈各向异性形貌的椭圆形，而且取向基本相同。长边大体沿<113>或者<114>方向，这是由于{113)和{114)面间距较小，沿其法向生长速度相对较快的缘故。生长源在晶面上呈不均匀分布，生长源成组出现排列密集的区域生长速度快，沿晶面法向的推移也快，而生长源相对较少甚至没有的区域，只靠单纯的台阶推移来生长，法向推移速度慢。这就导致晶面上不同位置形成了生长层高差悬殊的形貌，差值高达几十倍的{110}面间距。 2．MMTC晶体110)面上台阶形貌特点是：基台阶疏密相间交替分布，紧密排列的基台阶没有完全聚并仍保持基台阶的性质。这种现象可以用Chernov的台阶运动波理论来解释。晶面上完全聚并的台阶不多见，基台阶局部聚并的现象却时有发生。有些基台阶的某部分聚并在一起，其他部分仍然保持基台阶性质。我们称之为台阶局部聚并。 3．MMTC晶体是以HgS<,4>和MnN<,4>四面体为基本单元，通过-S=C=N-桥连而成的无限延伸的三维网络结构，溶液中存在与晶体结构相似的聚团。晶体生长过程中，这些聚团沉积到表面处于亚稳态，为了降低表面能，它们有向稳定的晶态转变的趋势。如果这期间不被外力所干扰，最终会形成MMTC的三维小微晶。 4．研究发现，MMTC晶体的缺陷主要包括空洞、管道缺陷、溶液包裹体、负晶和生长裂纹等。空洞缺陷主要由杂质对晶体生长的阻碍作用而形成的；导致管道缺陷的原因有三种，相对运动的台阶列相遇产生的二维坑和二维核结合产生的二维空洞，随着晶体的生长，由二维变成三维，并且进一步连接成长导致管道缺陷；晶面的快速生长引起界面的不稳定使台阶聚并而形成的管道。管道缺陷具有一定的体积和内在空间，一旦生长界面失去稳定性，管道内就会截留一些生长溶液，从而导致溶液包裹体的形成。包裹体内进一步三维成核生长会引起周围区域位错的产生。溶液包裹体的结晶生长还会导致晶体内负晶的形成。晶体中的裂纹缺陷主要与螺位错生长有关。收起

关键词 : LAP晶体 MMTC晶体晶体生长表面形貌生长机理螺旋位错生长二维成核生长

7. 硒化铋纳米材料的可控制备：螺旋、层状及枝状生长模式

[学位论文] 庄阿伟中国科学技术大学 2014年硕士导师: 曾杰;王晓平共70页

摘要 : 拓扑绝缘体是新近发现的一种新的物质量子态。它的体态是有能隙的绝缘态，而表面是强的自旋-轨道耦合所诱导的非简并的金属态。这种表面态受时间反演不变性的保护，不会被杂质所散射，因此电子传输是无能耗的。基于表面态的这种奇异的性质，拓扑绝缘体... 展开拓扑绝缘体是新近发现的一种新的物质量子态。它的体态是有能隙的绝缘态，而表面是强的自旋-轨道耦合所诱导的非简并的金属态。这种表面态受时间反演不变性的保护，不会被杂质所散射，因此电子传输是无能耗的。基于表面态的这种奇异的性质，拓扑绝缘体在自旋电子学和量子计算机等方面有着很大的应用潜力。硒化铋是一种之前被用于热电应用的半导体材料，由于其简单的能带结构，远大于室温能量涨落的体带隙，近年来被认为是最有前景的拓扑绝缘体材料。与块体材料相比，低维的拓扑绝缘体纳米材料，能够有效地降低体载流子浓度，凸显出表面电子态的贡献。尽管通过很多物理方法已经合成了硒化铋的纳米片以及纳米带。但是目前在化学方法上可控制备大规模的低维的硒化铋纳米材料方面还未有深入的开展。此外，在拓扑绝缘体中引入一个螺旋位错的线缺陷，还可能会产生一对拓扑保护的一维螺旋态，从而创造一条完美的导电渠道，但从化学合成上也还尚未实现螺旋位错驱动生长的拓扑绝缘体。本文基于晶体生长理论，侧重开展了可控合成不同形貌和结构的硒化铋纳米材料并对其生长机理等进行了初步的调查。本论文共有四章，各章节内容简述如下: 在第一章中，我们简要介绍了硒化铋为代表的二维晶体的结构以及拓扑绝缘体的基本性质，重点介绍了硒化铋等材料的制备合成以及拓扑绝缘体的实验研究及应用进展。最后简要介绍了作为硒化铋纳米材料制备依据的晶体生长理论。在第二章中，我们运用多元醇的化学合成方法在低的过饱和度下制备了螺旋型硒化铋纳米片。两套中心对称的螺旋条纹证实了硒化铋纳米片中螺旋位错的存在。纳米片表面出现的人字形的应力条纹进一步说明了产物具有双锥体结构。通过降低溶液的过饱和度，我们合成了具有更小斜率的纳米片，观察到了螺旋臂形的应力条纹以及位错所引起的空心孔洞结构。这些证据表明了螺旋型硒化铋纳米片是由螺旋位错所驱动生长的。此外，我们通过提高前驱物浓度、增加还原剂AA的量，提高反应溶液PH值三种方式来提高溶液的过饱和度，合成了由螺旋位错以及层状生长模式共同主导的初步发展的螺旋型纳米片并从中推断出螺旋位错驱动的生长过程。上述实验结果有助于理解以及控制硒化铋的螺旋位错驱动的双向生长过程、探索新结构的输运性质，并且拓展到其他的二维层状材料，实现新的功能化器件的应用。在第三章中，我们主要介绍了硒化铋纳米片与纳米花的合成。首先，我们研究了合成硒化铋纳米片的一般策略，并对纳米片层状生长模式的生长过程进行了调查。其次，我们详细阐述了籽晶生长法合成硒化铋纳米片。通过控制前驱物的注入速率，我们能够使层状生长模式发生在硒化铋纳米片的横向以及纵向方向。当注入速率较快时，纳米片的生长主要在横向尺寸方向。当注入速率在很低的情况下，纳米片能够在横向尺寸与厚度方向上共同生长。另外，我们运用了籽晶生长法合成了硒化铋的异质结构。我们对这两种层状生长模式的拉曼光谱进行了表征，表明了其厚度相关的拉曼信号特性。此外，我们将所合成的硒化铋纳米片组装成薄膜用于构建近红外透明柔性电极。最后，我们通过动力学的调控合成了不同相貌的硒化铋纳米花，并对其枝状生长过程进行了研究，表明了与层状生长模式所存在的差异。在第四章中，我们展望了对螺旋型硒化铋的应用前景并从异质结构、掺杂、插入以及表面改性等方面阐述了拓扑绝缘体研究中的一些挑战和发展趋势。收起

关键词 : 硒化铋纳米材料可控制备螺旋位错层状生长模式枝状生长模式

8. 两种过渡金属二硫族化合物体系的第一性原理研究

[学位论文] 郭骤雨广东工业大学 2023年硕士导师: 聂兆刚;胡凯歌共69页

摘要 : 过渡金属二硫族化合物作为低维纳米材料的重要组成部分，具有丰富多样的结构形态、新奇的物化性质和在纳米技术方面的广泛应用前景，受到研究人员的持续关注。通过理论计算来预测材料性质或者设计新功能的纳米材料，一直是材料科学领域的研究热点。本... 展开过渡金属二硫族化合物作为低维纳米材料的重要组成部分，具有丰富多样的结构形态、新奇的物化性质和在纳米技术方面的广泛应用前景，受到研究人员的持续关注。通过理论计算来预测材料性质或者设计新功能的纳米材料，一直是材料科学领域的研究热点。本文采用第一性原理计算方法对过渡金属二硫族化合物中的两种体系开展了相关研究：(1)二硫化锆(ZrS2)和二碲化钨(WTe2)组成的异质结构的电子结构及输运性质研究；(2)具有螺旋位错的二硫化钨(WS2)的物性研究。范德华异质结构能够将堆叠材料的优良性能综合以适应不同的应用需求。我们提出了一种新型的ZrS2/WTe2异质结构，具有III型能带对齐类型，并利用第一性原理计算研究了它的结构、电子和量子输运特性，分析了III型能带对齐类型的物理机理。该异质结构的电子结构可以通过外部垂直电场和不同的应变来调整以增强带对带隧道效应或实现从III型到II型能带对齐类型的有趣转变。最后，研究了量子输运的性质，并再次证实了III型能带对齐类型。在低偏置电压下，I-V曲线显示了明显的负微分电阻(NDR)行为，这为该异质结构适用于低功率器件提供了证据。本研究不仅拓展了二维材料中III型能带对齐异质结构的研究领域，而且为新型多功能纳米电子器件的实验设计和实际应用提供了一种具有可调谐电子性能和良好NDR效应的候选材料。螺旋位错是一种普遍存在于晶体材料中的缺陷，而螺旋位错驱动(SSD)生长机制能够打破晶体对称性，对于晶体生长机理和物性研究具有重要意义。实验合作者首先发现SSD生长的WS2的螺旋中心线有带隙闭合的迹象；基于此，我们从理论上构建了一种具有一维螺旋中心位错线的WS2结构，通过密度泛函理论对其电子性质进行了系统的研究和分析。阐述了径向尺度对于体系能带结构的调制作用，探究了螺旋驱动生长机制引起的位错中心原子空间分布变化对能带结构的影响。所研究的N10到N16体系中，能带带隙逐渐减小；电荷密度分布在从整个结构中混合分布逐渐变化为局域在螺旋中心及边缘。经分析，位错中心形成的两个悬挂键是导致带隙急剧缩小的主要原因。因此，在这个螺旋结构中心的一维螺旋位错线上确实很可能存在着奇特的一维导电通道，这类螺旋的导电通道结构在低维纳米电感器件上具有良好的研究前景和应用潜力。收起

关键词 : 过渡金属硫族化合物第一性原理负微分电阻螺旋位错低维纳米材料

9. 夹杂、位错与界面效应相互作用

[学位论文] 张丹丹兰州理工大学 2012年硕士导师: 欧志英共58页

摘要 : 近年来，随着纳米科学与技术的快速发展，纳米材料，例如：纳晶材料、纳米多孔材料、纳米芯一壳材料、纳米机械结构等应用越来越广泛。纳米尺度的材料和结构器件具有较高的比表面积，由于表/界面原子数增多，而且表/界面原子和内部原子具有不同的性能... 展开

关键词 : 界面应力纳米涂层夹杂螺旋位错复变函数方法尺寸相关性

10. 弹性椭圆夹杂与位错及热、力的耦合效应

[学位论文] 宁志华湖南大学 2002年硕士导师: 刘又文共67页

摘要 : 该文在Muskhelishvili.N.I弹性力学复势理论的基础上提出一种处理复杂多连通域平面弹性与热弹性问题新的分析方法,将复变函数的分区全纯函数理论,复势奇性分析,Riemann边值问题与Cauchy型积分相结合,求得各分区复势的解析关系,将问题归结为一个初等复... 展开

关键词 : 椭圆弹性夹杂复变函数方法螺旋位错干涉能位错力热力耦合效应