在YAG:Nd晶体中位错对激光特性的影响

本文用双折射貌相法和化学腐蚀法测定了六根晶体棒中的位错分布和位错密度,用光学方法检验了晶体的光学质量,晶体的激光性能是在一台Q开关YAG激光装置上测定的。实验表明当位错密度增加到一定程度时,位错形成的应力场会引起明显的双折射,以致探测光通过晶体时波面会发生畸变。在干涉仪上可观察到干涉条纹的增加。同样,在位错应力场区消光比亦下降。因此,作为结构缺陷的位错也是晶体光学不均匀的来源之一。晶体激光性能的实验结果指出:位错对激光输出特性有很大的影响,从激光近场光斑图看出,在位错应力场区,因为高的激光阈值而不能产生激光振荡,并且由于应力双折射效应产生光的退偏性。由于存在高位错密度,晶体的激光发散度增加,倍频效率下降。当晶体中存在缀饰位错(decorated dislocation)时,激光输出特性的变化尤为明显.     

单晶Cu(001)薄膜塑性变形的分子动力学模拟

使用分子动力学方法,模拟研究了单晶Cu(001)薄膜在双向等轴拉伸应变下的塑性变形行为.当应变超过一定值时,样品通过产生位错、层错及孪晶而发生塑性变形.当应变相对较低时,不全位错首先在薄膜表面形核并在密排面上滑移,留下堆积层错;当应变增加时,位错在表面与内部同时成核生长,层错数量也随之增加.分析了相邻滑移面上的位错之间相互作用形成孪晶的微观过程.材料内部形成大量堆积层错及孪晶后,较大孪晶的密排面上的原子也会发生滑移,形成孪晶内部的层错结构以释放残余应力.     

纳米孪晶界对可动位错演化特性与金属Al强化机理探究

位错是金属塑性变形普遍形式,对其可动位错演化特性与规律探寻并充分利用,将在金属强韧化提升中有着潜在基础前瞻性研究价值.本文基于分子动力学法对金属Al塑性变形的可动位错迁演特性展开研究,洞悉纳米压痕诱导的可动位错与孪晶界面间作用规律,揭示出金属强化微观机制,并分析单层孪晶界高度与多层孪晶界层间距对可动位错迁演、位错密度、硬度、黏着效应的影响.研究发现:高速变形下的金属非晶产生和密排六方结构的出现会协同主导Al基塑性变形,而孪晶界会阻碍可动位错滑移、诱导可动位错缠绕及交滑移产生,在金属承载提升中扮演了位错墙和诱导位错胞形成的微观作用.通过在孪晶界形成钉扎位错和限制位错迁移,在受限域形成高密度局域可动位错,显著强化了金属硬度和韧性,降低了卸载时黏附于探针表面的原子数.结果表明:Al基受载会诱导上表面局部非接触区原子失配斑出现;单层孪晶界高度离基底上表面距离减小时,位错缠绕和交滑移作用越明显,抗黏着效应也随之下降;载荷持续增加会诱驱孪晶界成为位错萌生处与发射源,并伴随塑性环的繁衍增殖.     

硅中位错增殖的实验观察

用化学侵蚀法研究了在机械应力和热应力作用下硅中位错的增殖和非均匀成核。结果表明,在使位错增殖和成核作用上,热应力同机械应力是等效的。硅中小角晶界中的位错,原生孤立位错都能成为位错源;晶体内部的缺陷及表面蚀斑处的应力集中能够引起位错成核;硅中螺型位错能够通过交叉滑移机制发生增殖。对新生位错环空间分布的研究表明,Frank-Read机制可能是位错增殖的主要形式。位错能否发生增殖,主要决定于位错源所受分切应力的数值、晶体温度、位错本身的结构特点以及钉扎情况等。     

直拉法生长的GGG和YAG单晶体中螺型位错的双折射像

在直拉法生长的GGG和YAG单晶体中,从实验上首次获得了沿位错线观察的(viewed end-on)螺型位错的双折射像,确立了沿位错线观察和垂直于位错线观察(viewed from the side)的双折射像间的一一对应关系,以及与蚀斑间的一一对应关系,并基于石榴石晶体弹-光性质的各向异性,给出了沿位错线观察的螺型位错双折射像的成像规律,得到了理论与实验一致的结果。 关键词：     

KDP晶体中位错的研究

本文用化学腐蚀方法揭示了KDP晶体中(001)和(100)晶面上的位错蚀坑,观察测量了不同质量的晶体中位错的形态、类型、分布和密度,并简要讨论了位错的成因。 关键词：     

人造石英单晶中位错双折射像的反衬

考虑了光弹系数的各向异性,对石英晶体中位错双折射象的反衬进行了计算。在实验上采用反射偏光法抵消旋光后沿光轴观察获得了位错双折射象,并和计算结果进行了比较。 关键词：     

应用反射光双折射貌相法观察旋光性晶体锗酸铋中的位错及亚晶界

本文对具有强旋光晶体锗酸铋(Bi₁₂GeO₂₀)进行了光双折射貌相的研究,发现采用反射偏光显微镜可以完全抵消晶体的自然旋光性并获得良好效果。观察了锗酸铋晶体中位错及亚晶界的双折射象。确定了位错的柏格斯矢量为1/2〈111〉,〈100〉及〈110〉。 关键词：     

不同温度下bcc-Fe中螺位错滑移及其与1/2[111ˉ]位错环相互作用行为

采用分子动力学方法模拟研究了不同温度下bcc-Fe中螺位错滑移行为和螺位错与1/2[11ˉ1]位错环相互作用机制.结果表明,螺位错在低温2 K剪切应力下主要沿(ˉ211)面滑移;随温度逐渐升高到823 K,它容易发生交滑移,该交滑移在(ˉ110)和(ˉ211)面之间交替进行,因此随温度升高,临界剪切应力逐渐降低.当螺位错滑移靠近位错环时,不同温度下螺位错与位错环相互作用机制不同:低温2 K时,螺位错与位错环之间存在斥力作用,当螺位错滑移靠近位错环过程中,螺位错发生交滑移,切应力比无位错环时有所降低;中温300 K和600 K时,螺位错与位错环间斥力对螺位错的滑移影响减弱,螺位错会滑移通过位错环并与之形成螺旋结构,阻碍螺位错继续滑移,切应力有所升高;高温823 K时,螺位错因热激活更易发生交滑移,位错环也会滑移,两者在整个剪切过程中不接触,剪切应力最低.     

求晶体位错自能的离散弹性方案

考虑到晶体的离散点阵结构,滑移只能在原子之间进行,因此位错中心永远没有原子,位错中心附近分摊到每个原子的离散弹性能量处处有限。在刚性位错假定下,直接应用位错弹性理论解析结果,求出了晶体直奇异位错等效内切半径及其随位错中心位置的周期变化。对于简单四方晶体中奇异螺型位错,一级近似与Peierls模型结果巧合。计算了fcc和bcc两种晶系中各种位错的自能和等效位错内切半径,并初步考虑了各向异性弹性效应。结果表明:位错滑移面不是几何平面,bcc螺型位错滑移面类似于蜂巢结构。指出了用这种离散弹性方法进一步估算各种次级效应的可能。 关键词：     

高应变率下材料行为的分子动力学研究

 本文用分子动力学方法研究了高应变率下晶体材料的力学行为。在冲击加载下，晶体材料中产生了位错和塑性变形。在强冲击时还可出现相变变化。在讨论应变率变化时，获得了屈服强度随应变率增大而增高的结果。     

α—SiC晶体中的位错

用腐蚀法和X射线形貌术研究了α-SiC晶体中的位错。所用的腐蚀剂为熔融氢氧化钾。证实了尖底蚀坑与位错的一一对应关系。由于[0001]方向的螺型位错的Burgers矢量比刃型位错的Burgers矢量大得多,故可从蚀坑的深浅来判别螺型位错和刃型位错。给出了蚀坑形状和多型体晶体结构的对应关系。研究了表面生长蜷线的形态与SiC晶体中的位错及位错运动的关系。X射线形貌图显示了α-SiC晶体中相当数量的位错处于基面C面上。生长位错从晶体“根部”成核并随着晶体生长前沿的向前推进而延伸,因而位错线的方向常常沿[101O]和[1120]方向。将腐蚀法和X射线形貌术结合起来才能全面显示α-SiC晶体中的位错。 关键词：     

冲击波在纳米金属铜中传播的分子动力学模拟

使用分子动力学方法模拟了冲击波在纳米金属铜中的传播,模拟样品由Voronoi方法得到.结果显示纳米金属铜在冲击加载下呈现多次屈服的现象,并发现冲击波具有多波结构.由于设计样品时选择了晶粒取向,晶界滑移和位错在冲击波波形上被区分开.冲击波波阵面由弹性变形区、晶界滑移主导的塑性变形区和位错主导的塑性变形区组成.样品中弹性波前沿扰动较小,而位错主导的塑性波前沿扰动较大,造成后者的主要原因是波阵面上沿冲击方向不同取向晶粒的不同屈服行为.     

沿〈111〉晶向冲击加载下铜中纳米孔洞增长的塑性机制研究

 用分子动力学方法计算模拟了沿〈111〉晶向冲击加载过程中，单晶铜中纳米孔洞（直径约1.3 nm）的演化及其周围区域发生塑性变形的过程。模拟结果表明，在沿〈111〉晶向冲击加载后，在面心立方（fcc）结构中的4族{111}晶面中有3族发生了滑移。伴随孔洞的增长，在所激活的3族{111}晶面上，观察到位错在孔洞表面附近区域成核，然后向外滑移，其中在剪切应力最大的〈112〉方向上，其位错速度超过横波声速，其它〈112〉方向的位错速度低于横波声速。模拟得到的位错阻尼系数范围与实验值基本符合。由于孔洞周围产生的滑移在空间比较对称，孔洞增长形貌接近球形。在恒定的冲击强度下，孔洞半径增长速率近似保持恒定，其速率随着冲击强度的增加而增大。     

温度和应变速率耦合作用下纳米晶Ni压缩行为研究

本文利用低温力学测试系统研究了电化学沉积纳米晶Ni在不同温度和宽应变速率条件下的压缩行为. 借助应变速率敏感指数、激活体积、扫描电子显微镜及高分辨透射电子显微镜方法, 对纳米晶Ni的压缩塑性变形机理进行了表征. 研究表明, 在较低温度条件下, 纳米晶Ni的塑性变形主要是由晶界位错协调变形主导, 晶界本征位错引出后无阻碍的在晶粒内无位错区运动, 直至在相对晶界发生类似切割林位错行为. 并且, 在协调塑性变形时引出位错的残留位错能够增加应变相容性和减小应力集中; 在室温条件下, 纳米晶Ni的塑性变形机理主要是晶界-位错协调变形与晶粒滑移/旋转共同主导. 利用晶界位错协调变形机理和残留位错运动与温度及缺陷的相关性揭示了纳米晶Ni在不同温度、不同应变速率条件下力学压缩性能差异的内在原因.     

暗视场及相衬显微术及其对Nd:YAG晶体中缺陷研究

暗视场及相衬显微术的分辨率可达10～500(?),采用这两种技术可以十分清淅地观察到用引上法及温梯法生长的Nd:YAG晶体中的点缺陷集团,小尺寸位错环,蜷线位错,片状缺陷时精细结构.特别是观察到非缀饰刃位错及混台位错的图像.对非缀饰位错的观察已用化学腐浊,光双折射貌相术及X射线形貌术作了证明.     

BeAl_2O_4:Cr晶体的缺陷研究

用化学腐蚀、光学显微镜、X射线形貌术以及电子显微分析等方法研究了引上法生长的BeAl_2O_4:Cr晶体中的缺陷.其结果如下:1)获得了对低指数面(100)、(010)及(001)面位错的理想腐蚀剂,2)晶体中的位错分布不均匀,位错产生的来源有二:一是从晶种中,另一是由包裹物引起.大多数位错是刃型位错,其柏格氏矢量为〈100〉方向、滑移面为(010)面.3)在晶体中常出现的包裹物如气泡,管状物及第二相沉积物,它们是由于原料中的杂质及生长过程中的组分过冷引起的.     

显示KTiOAsO4晶体表面缺陷的实验方法研究

用化学腐蚀法和光学显微法对KTiOAsO4晶体缺陷进行了研究。发现不同的腐蚀剂对显示KTiOAsO4晶体的缺陷效果不同,用第一种腐蚀剂磷酸腐蚀后观察到了KTiOAsO4晶体的铁电畴和菱形位错蚀坑,用第二种腐蚀剂氢氧化钾和硝酸钾水溶液观察到了生长条纹、扇形界和钏形位错蚀坑等缺陷。两种腐蚀剂的作用不能相互替代。对这一现象有待于进一步探讨。     

四方晶系SBN晶体中位错光双折射像的理论计算和实验观察

本文计算了铌酸锶钡(SBN)晶体中沿光轴的位错双折射像的反衬,计算中考虑了光弹系数的各向异性,结果表明与各向同性计算相比刃位错双折射像中的花瓣有伸长的趋势,螺位错无反衬,并与实验结果作了比较。     

晶体表面微观结构的反射电子显微术观察

本文用反射电子显微术观察了球状铂单晶表面的微观结构,分析了单晶形成中内部缺陷的变化。当球状液滴凝固时,晶体中存在位错、小角晶界等缺陷。在其后的退火过程中,晶粒内部的位错向亚晶界运动,降低了晶粒内部的位错密度,而亚晶界中的位错向晶体表面的运动,导致亚晶界的消失,形成单晶。 关键词：