جلسه دفاع رساله دکتری (آقای آرمین ثابت قدم )

موضوع: مدل­سازی تحول نابجایی ­ها در سیلیکون دو کریستاله با در نظر گرفتن اثرات تغییرات دما با استفاده از روش دینامیک مولکولی و میدان فاز

ارائه دهنده: آرمین ثابت قدم اصفهانی

استادان راهنما: جناب آقای دکتر مهدی جوان­بخت- جناب آقای دکتر محمد سیلانی

استادان داور: جناب آقای دکتر سعید ضیائی­ راد- جناب آقای دکتر مهدی سلمانی- جناب آقای دکتر ابوذر طاهری­ زاده

چکیده

نابجایی ­ها، به عنوان یکی از مهم­ترین عیوب ساختاری، نقش عمده­ای در تعیین خواص و رفتار بسیاری از مواد ایفا می­ نمایند به طوریکه عامل ایجاد تغییر شکل پلاستیک در مواد بوده و به دلیل ایجاد کرنش غیر­الاستیک محلی، بر نحوه آزاد­سازی تنش در ساختار ماده مؤثر می ­باشند. در این پژوهش، مطالعه پیدایش و رشد نابجایی­ هایی لبه ای در سیلیکون دو کریستاله در ابعاد نانو با استفاده از روش دینامیک مولکولی و میدان فاز مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا قصد بر آن است تا به کمک دینامیک مولکولی به شبیه­ سازی رفتار یک المان از سیلیکون دو کریستاله تحت تنش برشی و در دماهای مختلف، در 3 ساختار مرزدانه­ ای عمده آن شامل ساختارهای 3، 9 و 19  پرداخته شود. سپس به بررسی کمی و کیفی چگونگی شکل ­گیری، تنش شروع، رشد و انتقال نابجایی­ ها از یک کریستال به کریستال مجاور، مقدار انرژی جذب شده در مرز دو کریستال، مقدار انرژی تلف شده در اثر ایجاد نابجایی ­ها و نهایتاً پدیده بی شکل شدن، پرداخته شده و تغییرات هر یک از موارد فوق در دماهای مختلف مورد مقایسه قرار می ­گیرند. اضافه می ­گردد که بارگذاری­ ها شامل کرنش­ های غیر­الاستیک موضعی و نیز بارگذاری­ های مرزی می­ باشند. شبیه­ سازی ­های انجام شده در دینامیک مولکولی و در نرم ­افزارهای آووگادرو، وی ام دی و اویتو؛ ضمن ایجاد قابلیت­ های لازم جهت بررسی خواص ریزساختار ماده، دید بسیار خوبی از بعد گرافیکی نسبت به تغییرات ایجاد شده در ریز ساختار ماده ارائه می­ دهد و قابلیت اندازه­گیری کمیت­ های مورد نظر را ایجاد می­ نماید.

پس از ثبت کمی و توصیف کیفی نتایج بدست آمده از شبیه­ سازی­های دینامیک مولکولی، این نتایج به عنوان ورودی ­های تحلیل میدان فاز مورد استفاده قرار می­ گیرند. هدف از تحلیل این داده ­ها در میدان فاز تعریف پارامترهای مختلف برای انرژی هلمهولتز سیستم و حل معادله گینزبرگ-لاندا می ­باشد که با استفاده از همین تحلیل، چگونگی پیدایش و رشد نابجایی ­ها تعیین می­ گردد. به عبارت دیگر در بخش میدان فاز، کوپل مکانیک-میدان فاز با روش المان محدود و در نرم ­افزار کامسول مورد بررسی قرار می­ گیرد. مقایسه­ ای بین  نتایج مدل تناوبی انرژی کریستالی و مدل هندسی معادل به همراه مدل تناوبی بردار برگرز صورت گرفته و متعاقباً مدل فیزیکی قابل استفاده برای مدل­سازی صفحات لغزش موازی ارائه می­ گردد.