通过自洽原子 - 相场耦合对非晶锗纳米结晶的介观计算研究
材料科学
2015-04-28 v1
摘要
锗是许多相变材料的基础元素，即能够在其晶相和非晶相之间发生可逆转变的系统。它们广泛应用于当前的数字电子设备中，并在下一代非易失性存储器件方面展现出巨大前景。然而，这些应用所需的超快相变即使对于单组分系统也可能极其复杂，且目前仍缺乏对这些现象的完整物理理解。在本文中，我们利用由基本材料性质的原子计算所告知的相场模型，研究了高温下非晶薄膜中晶态锗的成核与生长。原子计算捕捉了锗晶格的全部各向异性，导致界面能和迁移率具有取向依赖性。这些取向关系随后通过一种基于 Allen-Cahn 方程不变性解的新型参数化策略，在有限厚度下被相场模型精确恢复。通过这种多尺度方法，我们研究了成核与生长之间的相互作用，发现结晶锗晶粒的平均半径与成核率之间的关系遵循简单的 Avrami 型标度律。我们认为这些规律可用于覆盖广泛的成核率空间，从而便于与实验进行比较。
引用
@article{arxiv.1312.3694,
title = {Mesoscale computational study of the nano-crystallization of amorphous Ge via a self-consistent atomistic - phase field coupling},
author = {Celia Reina and Luis Sandoval and Jaime Marian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.3694},
year = {2015}
}