激光驱动冲击压缩下硅的原子尺度变形机制
材料科学
2022-10-12 v2
摘要
硅 (Si) 是地球上最丰富的元素之一，也是最重要且应用最广的半导体，构成现代电子设备的基础。尽管已有广泛研究，Si 的某些性质仍不明晰。例如，Si 在高压下的行为，特别是在动态压缩特征的超高应变率下，数十年来一直存在争议。详细理解 Si 如何变形对于从行星科学到材料设计等诸多领域至关重要。模拟表明，在 Si 中冲击压缩过程中产生的剪应力以非弹性方式释放，即通过高压相变释放，这对经缺陷介导的塑性松弛的经典图像提出了挑战。然而，在冲击压缩特征的短时间尺度上开展实验十分困难，支持任一变形机制的直接证据仍属匮乏。本文中，我们利用亚皮秒高度单色 X 射线衍射研究激光驱动冲击压缩下 (100) 取向单晶 Si。我们提供了超高应变率下 Si 变形的首个明确时间分辨图像，证明了预言的非弹性剪切释放。我们的结果解决了动态压缩下硅变形的长期争议，并为非金属体系中应变率依赖的变形机制提供了直接证据，这对行星相关材料的研究至关重要。
引用
@article{arxiv.2106.06108,
title = {Atomistic deformation mechanism of silicon under laser-driven shock compression},
author = {S. Pandolfi and S. Brennan Brown and P. G. Stubley and A. Higginbotham and C. A. Bolme and H. J. Lee and B. Nagler and E. Galtier and R. Sandberg and W. Yang and W. L. Mao and J. S. Wark and A. Gleason},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.06108},
year = {2022}
}