- 标题
- 摘要
- 关键词
- 实验方案
- 产品
-
电流应力驱动的晶界迁移与择优晶粒生长的相场模拟
摘要： 建立了一个包含静电自由能和晶粒取向效应的相场模型，用于研究电流应力下广泛应用的β锡（β-Sn）中的晶界迁移和择优晶粒生长。理论上阐明了晶界的定向迁移以及沿电流方向具有低电阻率取向的晶粒的择优生长。在含有圆形晶粒的双晶系统中，晶粒的收缩速度和形貌变化由晶界能与静电自由能之间的竞争效应主导；特别是高密度电流会诱发晶粒形貌演化的不稳定性。此外，晶粒形貌演化会导致β-Sn系统两端电压的变化；研究发现三晶系统中电压随时间降低，而双晶系统中的电压变化与上述竞争效应相关。所提出的模型和结果为电流应力下与取向相关的微观结构演化提供了见解。
关键词： 优先晶粒生长、电流应力、微观结构演变、晶界迁移、β-锡、相场模型
更新于2025-09-23 15:21:21
-
采用I积分法研究大规模畴变对三维铁电单晶中裂纹强度因子的影响
摘要： 由于铁电材料固有的脆性，在极端机电载荷作用下容易发生断裂。其断裂过程通常伴随大规模畴变现象。本文通过向当前状态施加虚拟载荷增量，建立了三维铁电材料中裂纹的相互作用积分（I积分）方法。与广泛应用的畴变增韧模型不同，I积分不受小尺度畴变限制。通过设计虚拟载荷增量的方式，该方法可实现不同断裂模式强度因子的分离。由于I积分与积分体积无关，可直接提取弯曲裂纹前沿的局部强度因子。基于这些优势，I积分方法在大规模畴变条件下铁电材料断裂分析中极具应用前景。此外，结合相场模型，该方法被用于模拟含半圆形表面裂纹的纳米级PbTiO3铁电单晶拉伸试验。结果表明：当外加载荷超过临界值时，会出现多种极化对分布模式。稳定畴结构被裂纹所在平面分割为两层，每层最终均形成若干极化涡旋。除几何构型与载荷条件外，裂纹前沿相对于极化涡旋的位置是影响应力强度因子畴变诱导变化的关键因素。
关键词： 裂纹，相互作用积分（I积分），大尺度畴变，相场模型，铁电体，强度因子
更新于2025-09-10 09:29:36
-
温度诱导基于多物理方法的硅纳米/微结构自组装
摘要： 我们提出了一种用于硅纳米/微米加工的三维动态模型。基于该模型，对"无支撑硅"(SON)结构的加工过程进行了定量研究。采用包含表面扩散机制的扩散界面模型，系统整合了加工机理以确保计算分析的高可靠性。运用半隐式傅里叶谱方法实现高效数值计算与稳定性。此外，理论分析提供了以基本几何设计参数为序的指导方案，可用于指导不同SON结构的加工。模拟结果表明，该模型在纳米/微米加工可靠设计技术方面具有显著应用潜力。
关键词： 纳米/微米结构、相场模型、自组装、无硅技术
更新于2025-09-10 09:29:36
-
铁电材料中挠曲电效应的等几何分析方法
摘要： 挠曲电效应是所有介电材料（无论点群对称性如何）中极化与应变梯度之间的机电耦合效应。由于其对纳米尺度材料行为的显著影响，该效应近年来日益受到关注。本文采用等几何分析（IGA）方法，建立了铁电材料挠曲电效应的实空间相场模型。IGA采用相同的平滑高阶基函数同时描述材料几何与相场解，能精确高效地模拟任意几何形状和边界条件下铁电材料的挠曲电效应。为此，针对不同几何形状与边界条件的纳米铁电体开展了挠曲电效应相场模拟研究。结果表明：挠曲电效应对纳米尺度铁电材料的畴结构及畴翻转具有显著影响——对于弯曲载荷下的铁电纳米梁，挠曲电效应会使电场-极化回滞环的对称性因机械弯曲而破缺；对于铁电纳米点，该效应会增大自发极化强度并导致极化涡旋倾斜；此外，挠曲电效应还会使铁电纳米点的极化涡旋出现面外分量，从而增大涡旋极化的矫顽场并显著改变其翻转过程。本研究不仅建立了考虑挠曲电效应的铁电材料畴演化有效非局部模型，还预测了铁电纳米点中挠曲电效应诱导的新型极化涡旋翻转行为。
关键词： 铁电体、等几何分析、挠曲电效应、相场模型
更新于2025-09-09 09:28:46