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: آقای دکتر مهدی جوانبخت، آقای دکتر محمد سیلانی
استادان داور: آقای دکتر مهدی سلمانی، آقای دکتر حسین جعفرزاده، آقای دکتر ابوذر طاهری زاده، آقای دکتر کوروش حسن‌پور، آقای دکتر امیر لهراسبی
لینک ورود به جلسه: https://nikan.iut.ac.ir/rooms/hwx-6kk-0sm-x0r/join
چکیده
نابجایی ها، به عنوان یکی از مهمترین عیوب ساختاری، نقش عمدهای در تعیین خواص و رفتار بسیاری از مواد ایفا می نمایند به طوری که عامل ایجاد تغییر شکل پلاستیک در مواد بوده و به دلیل ایجاد کرنش غیرالاستیک محلی، بر نحوه آزادسازی تنش در ساختار ماده مؤثر میباشند. در این پژوهش، مطالعه چگونگی پیدایش و رشد نابجایی های لبه ای در سیلیکون دو کریستاله در ابعاد نانو با استفاده از روش دینامیک مولکولی و میدان فاز مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا به کمک محاسبات دینامیک مولکولی به شبیه سازی رفتار سیلیکون دو کریستاله تحت تنش برشی و در دماهای مختلف، در 3 ساختار مرزدان های عمده آن شامل ساختارهای 
، 
و 
پرداخته شد. سپس به بررسی کمی و کیفی چگونگی شکلگیری نابجاییها، تنش شروع نابجاییها، رشد و انتقال نابجایی ها از یک کریستال به کریستال مجاور، تعداد نابجاییها، سرعت نابجاییها، میزان پله ایجاد شده در مرز دانه در اثر شکل گیری اولین نابجایی، مقدار انرژی حالت پایداری سه ساختار مختلف دوکریستاله سیلیکون، مقدار انرژی تلف شده در اثر ایجاد نابجایی ها، پدیده بیشکل شدن و نهایتاً مساحت ناحیه بیشکل پرداخته شد و تغییرات هر یک از موارد فوق در دماهای کاری و تنش‌های برشی اعمالی مختلف مورد مقایسه قرار گرفت. اضافه می گردد که بارگذاری ها شامل اعمال تنش برشی ضمن تغییر دمای کاری میباشند که در اثر اعمال تنش برشی و افزایش دما ایجاد شده است. شبیه سازی های انجام شده در دینامیک مولکولی در نرم افزارهای آووگادرو، وی‌ام‌دی انجام و در اویتو نمایش داده شده است که 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 دهند و قابلیت اندازه گیری کمیت های مورد نظر را ایجاد می نمایند. پس از ثبت کمی و توصیف کیفی نتایج بدست آمده از شبیه سازی های دینامیک مولکولی، این نتایج برای استخراج ورودیهای تحلیل میدان فاز مورد استفاده قرار گرفتند. هدف از تحلیل این داده ها در میدان فاز تعریف پارامترهای مختلف برای انرژی هلمهولتز سیستم و حل معادله گینزبرگ-لاندا بود که با استفاده از همین تحلیل، چگونگی پیدایش و رشد نابجایی ها تعیین می گردید. جهت تعریف پارامترهای مورد نیاز در رابطه انرژی آزاد هلمهولتز و معادله گینزبرگ-لاندا از نتایج به دست آمده از محاسبات دینامیک مولکولی استفاده گردید. به عبارت دیگر در بخش میدان فاز، کوپل مکانیک-میدان فاز با روش المان محدود و در نرمافزار کامسول مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه ای بین نتایج مدل میدان فاز و نتایج ناشی از محاسبات دینامیک مولکولی صورت پذیرفت. تعداد نابجاییها و توزیع تنش در نمونه‌های شبیه‌سازی شده ارائه گردید و متعاقباً مدل فیزیکی قابل استفاده برای مدلسازی صفحات لغزش موازی ارائه گردید. در نهایت مشحص گردید که با افزایش دما و همچنین افزایش تنش برشی اعمالی بر المان شبیه‌سازی، سرعت نابجاییها، تعداد نابجایی، تنش نابجایی، تنش بیشینه در المان شبیه‌سازی همگی افزایش می‌یابند. این میزان افزایش در ساختار از سایر ساختارها بیش‌تر و در ساختار از همه کم‌تر است. این موضوع نشان دهنده تأثیر ساختار سیلیکون‌های دوکریستاله در مواجهه با شرایط اعمالی خارجی است.
