通过高分辨成像与原子模拟阐明氮化钛中的位错核心结构
材料科学
2022-11-01 v2
摘要
尽管氮化钛（TiN）是被研究最广泛、表征最透彻的薄膜陶瓷材料之一，但关于相关位错核心结构的详细认知仍然缺乏。通过对外延单晶（001）取向TiN薄膜的高分辨扫描透射电子显微镜（STEM）观察，我们辨识了不同位错类型及其核心结构。除预期的初级全位错 a/2{110}<10> 外，还包括肖克莱不全位错 a/6{111}<11> 与不动洛默刃型位错 a/2{100}<011>。密度泛函理论与经典原子间势模拟补充了STEM观测，恢复了不同位错类型的原子结构，估算了佩尔斯应力，并提供了关于核心处化学键本质的见解。所生成的位错核心模型表明局部增强的金属-金属键、削弱的Ti-N键以及N空位钉扎，有效降低了 {110}<10> 与 {111}<11> 位错的迁移率。我们的发现强调，在TiN纳米尺度与宏观性质的设计和解释中，应考虑不同位错类型及其对化学键的影响。
引用
@article{arxiv.2206.06222,
title = {Elucidating dislocation core structures in titanium nitride through high-resolution imaging and atomistic simulations},
author = {J. Salamania and D. G. Sangiovanni and A. Kraych and K. M. Calamba Kwick and I. C. Schramm and L. J. S. Johnson and R. Boyd and B. Bakhit and T. W. Hsu and M. Mrovec and L. Rogström and F. Tasnádi and I. A. Abrikosov and M. Odén},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.06222},
year = {2022}
}