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原子間力顕微鏡と分子動力学計算法を用いた窒化ケイ素表面力学特性の実験的理論的研究

利用原子力显微镜和分子动力学计算方法进行氮化硅表面力学性能的实验和理论研究

基本信息

批准号：
09750113
负责人：
尾方成信
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

1. 窒化ケイ素表面に微小硬度計にて10から200gfまでの圧痕をつけ,原子間力顕微鏡にて観測を行なった.その際,20gf以下の比較的小さい荷重においては,圧痕縁よりのき裂がほとんど発生せず,延性的挙動を示していることが推測された.2. 20gf以下の荷重では,1つの結晶粒内で圧痕が閉じていたことから,以上の延性的挙動が結晶粒内のすべりに起因しているものと考え,以下のように,分子動力学計算にて結晶粒内のすべりについて詳細に検討した.また同時に,き裂進展挙動についても検討を加えた.(a) 窒化ケイ素に対して第一原理分子動力学計算を適用し,格子定数,弾性定数,内部座標を評価し,現在までに報告されている結果と比較し,矛盾のない結果であることを示した,また,すでに中野らによって提案されている窒化ケイ素についての原子間ポテンシャルの関数形が,この第一原理計算の結果を比較的良く表現する良好なポテンシャルであることを示した.(b) この中野らのポテンシャルを用いて,実験にて報告されているすべり方位にせん断変形を加えていき,すべり変形を生じさせた.i. α型結晶では報告されている方位はすべてすべりやすいものの,方位によってすべりの領域の幅に差があった.特に,幅の広いすべり帯が生じた変形では,すべり帯内部がアモルファス的になっていることが分かった.ii. β型結晶においてはすべりは1から2原子層程度の狭い領域内で起こることが分かった.また,この変形で結晶構造は乱れず,転位の運動のようなものが確認できた.3. β型結晶にき裂を導入し,き裂進展時の応力拡大係数を評価した.シミュレーションにて得られた結果は0.7MPa√mと実験的に調べられている値2〜3MPa√mに比べ小さくなったが,線形弾性論に基づく結果0.88MPa√mと良くあい,分子動力学シミュレーションの破壊現象への有効性を示した.

1. The microhardness tester on the surface of the chemical element is 10 to 200gf, and the pressure mark is measured by atomic force microscope. In addition, the comparison of small medium loads below 20gf, pressure marks, cracks, cracks, ductility, vibration, etc. is estimated. 2. For loads less than 20gf, the pressure mark in the crystal grain is closed, the ductile movement in the crystal grain is caused, and the molecular dynamics calculation is discussed in detail. At the same time, the progress of the crack is moving forward. (a)First principles molecular dynamics calculations are applicable, lattice numbers are determined, properties are determined, internal coordinates are evaluated, results are reported, comparisons are made, contradictory results are shown, proposals are made, atomic space is evaluated, and numerical shapes are reported. The results of the first-principle calculations show good performance. (b)This is the first time I've ever seen a woman who's had sex with someone else.α-type crystals are reported to be in the middle of the spectrum, in the middle of the spectrum, in the middle of the spectrum. Special, amplitude and width of the band to produce a variety of shapes, within the band to produce a variety of colors.β-type crystals start in a narrow region of 1 to 2 atomic layers. The crystal structure of this shape is not stable, and the movement of the position is confirmed. 3.β-type crystals are introduced into the crystal, and the force coefficient of crack development is evaluated. The experimental results show that the molecular dynamics model is effective and the molecular dynamics model is effective.