Випуски УФМ »  Том 13, випуск 1

Еволюція пор в нанооболонках — конкуренція прямого та зворотнього Кіркендаллових ефектів, ефектів Френкеля і Ґіббса–Томсона (феноменологічний опис та комп’ютерна симуляція)

Т. В. Запорожець, А. М. Гусак, О. М. Подолян

Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, бульв. Шевченка, 81, 18031 Черкаси, Україна

Отримана: 15.07.2011. Завантажити: PDF

Огляд включає аналізу причин, рушійних сил і механізмів формування та зникнення пор у наночастинках із замкненою геометрією. З урахуванням проаналізованих ефектів у рамках квазистаціонарного наближення запропоновано декілька феноменологічних моделів для опису еволюції нанооболонок твердих розчинів та інтерметалідів. Створено тривимірний комп’ютерний модель симуляції на основі методи Монте-Карло, який уможливлює досліджувати на атомовому рівні конкуренцію зазначених ефектів, зокрема, сеґреґацію та її вплив на стійкість порожнистих нанооболонок, а також вплив на характер пороутворення температури та розміру частинок. Обидва підходи уможливлюють розглядати стадії формування і стягування пор як окремо, так і у вигляді «єдиного життєвого циклу».

Ключові слова: взаємна дифузія, нанооболонка, вакансія, пора, Кіркендаллів ефект, ефект Гіббса—Томсона, сеґреґація.

PACS: 61.43.Gt, 61.46.Fg, 61.46.Np, 61.72.jd, 61.72.Qq, 64.75.Jk, 66.30.Pa

Citation: T. V. Zaporozhets’, A. M. Gusak, and O. M. Podolyan, Evolution of Pores in Nanoshells — a Competition of Direct and Inverse Kirkendall Effects, Frenkel and Gibbs–Thomson Effects: the Phenomenological Description and Computer Simulation, Usp. Fiz. Met., 13, No. 1: 1—70 (2012) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.13.01.001

Цитована література (55)  
  1. A. D. Smigelskas and E. O. Kirkendall, Trans. AIME, 171: 130 (1947).
  2. H. Nakajima, Journal of Metals, 49, No. 6: 15 (1997).
  3. Y. Yin, R. M. Rioux, C. K. Erdonmez et al., Science, 30430: 711 (2004). Crossref
  4. C. M. Wang, D. R. Baer, L. E. Thomas et al., J. Appl. Phys., 98: 094308 (2005). Crossref
  5. Y. Yin, C. K. Erdonmez, A. Cabot et al., Adv. Funct. Mater., 16: 1389 (2006). Crossref
  6. A. Cabot, V. F. Puntes, E. Shevchenko et al., J. Am. Chem. Soc., 129, No. 34: 10358 (2007). Crossref
  7. H. J. Fan, M. Knez, R. Scholz et al., NanoLett, 7, No. 4: 993 (2007). Crossref
  8. R. Nakamura, J.-G. Lee, D. Tokozakura et al., Mater. Lett., 61: 1060 (2007). Crossref
  9. R. Nakamura, D. Tokozakura, H. Nakajima et al., J. Appl. Phys., 101: 07430 (2007).
  10. D. Tokozakura, R. Nakamura, H. Nakajima et al., Mater. Res., 22, No. 10: 2930 (2007). Crossref
  11. R. Nakamura, J.-G. Lee, H. Morix, and H. Nakajima, Philos. Mag., 88, No. 2: 257 (2008). Crossref
  12. R. Nakamura, D. Tokozakura, J.-G. Lee et al., Acta Mater., 56: 5276 (2008). Crossref
  13. R. Nakamura, G. Matsubayashi, H. Tsuchiya et al., Acta Mater., 57: 4261 (2009). Crossref
  14. K. N. Tu and U. Gösele, Applied Physics Letters, 86: 093111 (2005). Crossref
  15. A. M. Gusak, T. V. Zaporozhets, K. N. Tu, and U. Gösele, Philos. Mag., 85, No. 36: 4445 (2005). Crossref
  16. A. M. Gusak and K. N. Tu, Acta Mater., 57: 336 (2009). Crossref
  17. A. M. Gusak and T. V. Zaporozhets, J. Phys.: Condens. Matter, 21: 415303 (2009). Crossref
  18. Т. В. Запорожец, А. М. Гусак, Металлофиз. новейшие технол., 31, № 1: 1 (2009).
  19. F. Aldinger, Acta Metall., 22: 923 (1974). Crossref
  20. Я. Е. Гегузин, Диффузионная зона (Москва: Наука: 1979).
  21. Я. Е. Гегузин, Ю. И. Клинчук, Л. Н. Парицкая, Физ. мет. металловед., 43: 602 (1977).
  22. R. A. Masumura, B. B. Rath, and C. S. Pande, Acta Mater., 50: 4535 (2002). Crossref
  23. V. V. Slezov, Sov. Sci. Rev., 17, part 3: 211 (1995).
  24. K. N. Tu, J. W. Mayer, and L. C. Feldman, Electronic Thin Film Science (Amsterdam: MacMillan: 1992).
  25. R. Kirchheim, Acta Metall. Mater., 40: 309 (1992). Crossref
  26. M. A. Korhonen, P. Borgesen, K. N. Tu, and C.-Y. Li, J. Appl. Phys., 73: 3790 (1993). Crossref
  27. T. V. Zaporozhets, A. M. Gusak, K. N. Tu, and S. G. Mhaisalkar, J. Appl. Phys., 98: 103508 (2005). Crossref
  28. A. T. Huang, A. M. Gusak, K. N. Tu, and Yi-Shao Lai, Appl. Phys. Lett., 88: 141911 (2006). Crossref
  29. K. П. Гуров, A. M. Гусак, Физ. мет. металловед., 59: 1062 (1985).
  30. A. M. Gusak and K. P. Gurov, Proceedings of PTM-94 (USA: 1994), p. 1133.
  31. A. M. Gusak, S. V. Kornienko, and G. V. Lutsenko, Defects and Diffusion Forum, 264: 109 (2007).
  32. G. B. Stephenson, Acta Metall., 10: 2663 (1988). Crossref
  33. M. J. H. van Dal, A. M. Gusak, C. Cserhati et al., Phys. Rev. Lett., 86: 3352 (2001). Crossref
  34. F. H. Van Dal, A. M. Gusak, C. Cserhati et al., Philos. Mag. A, 82, No. 5: 943 (2002). Crossref
  35. A. Kodentsov, A. Paul, M. J. H. Van Dal et al., Crit. Rev. Solid State Mater. Sci., 33: 210 (2008). Crossref
  36. A. D. Marwick, J. Phys. F, 8: 1849 (1978). Crossref
  37. A. D. Marwick, J. Nucl. Mater., 135: 68 (1985). Crossref
  38. A. В. Назаров, K. П. Гуров, Физ. мет. металловед., 37: 496 (1973).
  39. A. V. Evteev, E. V. Levchenko, I. V. Belova, and G. E. Murch, Philos. Mag., 88: 1525 (2008). Crossref
  40. A. V. Evteev, E. V. Levchenko, I. V. Belova, and G. E. Murch, Philos. Mag., 87: 3787 (2007). Crossref
  41. A. V. Evteev, E. V. Levchenko, I. V. Belova, and G. E. Murch, Defect and Diffusion Forum, 277: 21 (2008).
  42. A. M. Gusak, T. V. Zaporozhets, Yu. O. Lyashenko et al., Diffusion-Controlled Solid State Reactions in Alloys, Thin Films, and Nanosystems (Berlin: Wiley–VCH: 2010). Crossref
  43. W. R. A. Johnson and P. J. White, Phys. Rev. B, 18: 2939 (1978). Crossref
  44. T. Pabisiak and A. Kiejna, Solid State Commun., 144: 324 (2007). Crossref
  45. Т. В. Запорожець, Вісник Черкаського університету, 141: 103 (2008).
  46. J. R. Manning, Am. J. Phys., 36, No. 10: 922 (1968). Crossref
  47. А. M. Gusak and M. V. Yarmolenko, J. Appl. Phys., 73, No. 10: 4881 (1993). Crossref
  48. F. Hodaj and A. M. Gusak, Acta Mater., 52: 4305 (2004). Crossref
  49. Дж. Кристиан, Теория превращений в металлах и сплавах (Москва: Мир: 1978).
  50. M. O. Pasichnyy, G. Schmitz, A. M. Gusak, and V. Vovk, Phys. Rev. B, 72: 014118 (2005). Crossref
  51. G. Glodan, C. Cserhati, I. Beszeda, and D. L. Beke, Appl. Phys. Lett., 97: 113109 (2010). Crossref
  52. G. Glodan, C. Cserhati, I. Beszeda, and D. L. Beke, DIMAT 2011 (Dijon, France), abstract O1.4.
  53. О. М. Подолян, Т. В. Запорожець, Укр. фіз. ж., 56, № 9: 929 (2011).
  54. Т. В. Запорожець, О. М. Подолян, А. М. Гусак, , Металлофиз. новейшие технол., 34, № 1: 111 (2012).
  55. A. M. Gusak, F. Hodaj, and T. V. Zaporozhets, Philos. Mag. Lett., 91, No. 12: 741 (2011). Crossref
Цитується (1)
  1. O.A. Molebnyi, A.L. Berezina and A.V. Kotko, Acta Phys. Pol. A 128, 564 (2015).

© 2013–2018 «ІМФ НАН України»