mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2015-2-133-136mateltech-170Research ArticleМоделирование процессов и материаловMODELING OF PROCESSES AND MATERIALSОБРАЗОВАНИЕ ДИСЛОКАЦИОННОГО СКОПЛЕНИЯ ИСТОЧНИКОМ ФРАНКА—РИДАFormation Of Dislocation Pileup by Frank–Read SourceБлаговещенскийВ. В.BlagoveshchenskiiV. V.

профессор, доктор физ.−мат. наук, доцент,

ул. 1 Мая, д.14, Кострома, 156961

Professor, Dr. Sci. (Phys.−Math.), Associate Professor,

14 May 1 Str., Kostroma, 156961

blagovvv@list.ruПанинИ. Г.PaninI. G.

профессор, доктор техн. наук, доцент,

ул. Дзержинского, д. 17, Кострома, 156005

Professor, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor,

17 Dzerzhinsky Str., Kostroma 156005

igpanin@list.ruАндриановД. С.AndrianovD. S.

аспирант,

ул. Дзержинского, д. 17, Кострома, 156005

Graduate Student,

17 Dzerzhinsky Str., Kostroma 156005

СуслинаС. Н.SuslinaS. N.

ассистент,

ул. Дзержинского, д. 17, Кострома, 156005

Assistant,

17 Dzerzhinsky Str., Kostroma 156005

Костромской государственный университет им. Н. А. НекрасоваРоссияKostroma State Nekrasov UniversityRussian FederationКостромской государственный технологический университетРоссияKostroma State Technological UniversityRussian Federation201504062016182133136Copyright © Благовещенский В.В., Панин И.Г., Андрианов Д.С., Суслина С.Н., 20162016Благовещенский В.В., Панин И.Г., Андрианов Д.С., Суслина С.Н.Blagoveshchenskii V.V., Panin I.G., Andrianov D.S., Suslina S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/170

Дислокационные скопления важны в процессах зарождения и распространения деформации в моно− и поликристаллах. Именно они, в основном, приводят к образованию и росту трещин. С дислокационными скоплениями часто связывают прерывистость пластической деформации и деградацию внешней квантовой эффективности ультрафиолетовых светодиодов.

Представлена динамическая математическая модель образования дислокационного скопления источником Франка—Рида. Модель построена в вязкой, изотропной среде с использованием методов континуальной теории, и позволяет, кроме структурных свойств, определить временные характеристики образующихся скоплений. Приведены результаты исследования полученных скоплений дислокаций: конфигурации дислокаций в скоплении, зависимости числа дислокаций в заблокированном скоплении от внешнего напряжения, время образования новых дислокационных петель, а также время до блокировки источника обратным напряжением, дислокаций скопления. Проведено сравнение полученных результатов для скоплений, образованных источником Франка—Рида, с результатами для скоплений прямолинейных краевых дислокаций. Учет взаимодействия дислокаций скопления требует значительных вычислительных ресурсов. Для ускорения расчетов применено распараллеливание вычислений с использованием вычислительного 38 ядерного кластера Т−Edge−10.

Dislocation pileups play an important role in the formation and propagation of strain in single crystals and polycrystals. They are the main source of cracking. Dislocation pileups are often referred to as the cause of serrated plastic strain pattern and degradation of the external quantum efficiency of UV LEDs. A dynamic physical model describing the formation of dislocation pileup by Frank–Read source has been presented that allows characterizing not only the structure but also time parameters of pileups. We provide data on the dislocation pile−ups e.g. dislocation configuration in a pileup, number of dislocations in a pile−up as a function of external stress, formation time of new dislocation loops and time to source blocking by the opposite strain generated by pileup dislocations. We compare our experimental results for pileups formed by Frank–Read source with results for pileups of straight edge dislocations. A large calculation effort is required to take into account the interaction of pileup dislocations. To accelerate our calculations we conducted them in parallel runs using a Т−Edge−10 38−nuclei cluster.

моделированиекристаллдефектдислокациископлениевзаимодействиеисточник Франка—РидаmodelingcrystaldislocationpileupsdefectinteractionFrank−Read sourceReferencesХирт, Дж. Теория дислокаций / Дж. Хирт, И. Лоте. − М. : Атомиздат, 1972. − 600 с.Khirt Dzh., Lote I. Teoriya dislokatsii [The theory of dislocation]. Moscow: Atomizdat, 1972. 600 p. (In Russ.)Предводителев, А. А. Физика кристаллов с дефектами / А. А. Предводителев, Н. А. Тяпунина, Г. М. Зиненкова, Г. В. Бушуева. − М. : Изд−во МГУ, 1986. − 260 с.Predvoditelev A. A., Tyapunina N. A., Zinenkova G. M., Bushueva G. V. Fizika kristallov s defektami [Physics crystals with defects]. Moscow: Izd. MGU, 1986. 260 p. (In Russ.)Akarapu, S. Dislocation pile−ups in stress gradients revisited / S. Akarapu, J. P. Hirth // Acta Materialia. − 2013. − V. 61, N 10. − P. 3621—3629.Akarapu S., Hirth J. P. Dislocation pile−ups in stress gradients revisited. Acta Materialia. 2013, vol. 61, no. 10, pp. 3621—3629. DOI: 10.1016/j.actamat.2013.02.049Нацик, В. Д. Акустическая эмиссия при образовании дислокационного скопления источником Франка—Рида / В. Д. Нацик, К. А. Чишко // Физика твердого тела. − 1978. − Т. 20, № 7. − С. 1933—1936.Natsik V. D., Chishko K. A. Acoustic emission during the formation of dislocation pile−source Frank Reed. Fizika tverdogo tela = Physics of the Solid State. 1978, vol. 20, no. 7, pp. 1933—1936. (In Russ.)Шибков, А. А. Макролокализация пластической деформации при прерывистой ползучести алюминий−магниевого сплава АМг6 / А. А. Шибков, А. Е. Золотов, М. А. Желтов, А. А. Денисов, М. Ф. Гасанов // Журнал технической физики. − 2014. − Т. 84, № 4. − С. 41—47.Shibkov A. A., Zolotov A. E., Zheltov M. A., Denisov A. A., Gasanov M. F. Plastic deformation macrolocalization during serrated creep of an aluminum−magnesium Al−6 wt % Mg alloy. Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki = Journal of Applied Physics. 2014, vol. 84, no. 4, pp. 40—46. (In Russ.)Шибков, А. А. Морфологический переход от евклидовой к фрактальной форме полосы Людерса в алюминий−магниевом сплаве АМг6 / А. А. Шибков, А. Е. Золотов, М. А. Желтов, А. А. Денисов // Физика твердого тела. − 2011. − Т. 53, № 5. − С. 833—840.Shibkov A. A., Zolotov A. E., Zheltov M. A., Denisov A. A. Morphological transition from the Euclidean to the fractal shape of the Lüders band in the aluminum−magnesium alloy AMg6. Fizika tverdogo tela = Physics of the Solid State. 2011, vol. 53, no. 5, pp. 833—840. (In Russ.)Шмидт, Н. М. Исследование деградации внешней квантовой эффективности ультрафиолетовых светодиодов на основе гетероструктур AlGaN/GaN, выращенных методом хлоридно-гидридной эпитаксии / Н. М. Шмидт, А. С. Усиков, Е. И. Шабунина, А. Е. Черняков, А. В. Сахаров, С. Ю. Курин, А. А. Антипов, И. С. Бараш, А. Д. Роенков, Ю. Н. Макаров, Н. Helava // Письма в журнал технической физики. − 2014. − Т. 40, № 13. − С. 73—80.Shmidt N. M., Usikov A. S., Shabunina E. I., Chernyakov A. E., Sakharov A. V., Kurin S. Yu., Antipov A. A., Barash I. S., Roenkov A. D., Makarov Yu. N., Helava N. Study of the degradation of the external quantum efficiency of UV LEDs based on AlGaN/GaN heterostructures grown by chloride−hydride vapor−phase epitaxy. Pis’ma v zhurnal tekhnicheskoi fiziki = Technical Physics Letters. 2014, vol. 40, no. 13, pp. 73—80. (In Russ.)Хемминг, Р. В. Численные методы / Р. В. Хемминг. − М. : Наука, 1968. − 400 с.Hamming R. W. Numerical methods. NY: MC Grow−Hill Book Company, inc., 1962.Благовещенский, В. В. Увеличение скорости пластической деформации под действием ультразвука / В. В. Благовещенский, И. Г. Панин // Физика металлов и металловедение. − 2007. − Т. 103, № 4. − С. 445—448.Blagoveshchenskii V. V., Panin I. G. An increase in the rate of plastic deformation under the effect of ultrasound. The Physics of Metals and Metallography. 2007, vol. 103, no. 4, pp. 424—426. DOI: 10.1134/S0031918X07040163Благовещенский, В. В. Исследование модели дислокационного источника Франка—Рида / В. В. Благовещенский, И. Г. Панин // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2012. − № 1. − С. 40—45.Blagoveshchenskii V. V., Panin I. G. Study of Frank—Read dislocation source model. Izvestiya vuzov. Materialy elektronnoi tekhniki = Materials of Electronic Technics. 2012, no. 1, pp. 40—45.Благовещенский, В. В. Акустическая эмиссия при срыве дислокационного скопления / В. В. Благовещенский, И. Г. Панин, Д. С. Андрианов // XIII Международный семинар «Физико−математическое моделирование систем». − Воронеж : ВГТУ, 2014. − Ч. 1. − С. 47—50.Andrianov D. S., Blagoveshchenskii V. V., Panin I. G. Acoustic emission during disruption of dislocation pile−ups. XIII Mezhdunarodnyi seminar «Fiziko-matematicheskoe modelirovanie sistem». = XIII international seminar «Physico−mathematical modeling of systems». Voronezh: VSTU, 2014. Vol. 1, pp. 47—50.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.