点缺陷对单晶硅力学性能影响的分子动力学研究

摘要

本文采用分子动力学方法模拟了含有不同大小点缺陷的单晶硅在恒定应变率作用下的破坏过程,以及点缺陷对单晶硅屈服强度的影响,结果表明:点缺陷能显著减小单晶硅的屈服强度,且屈服强度的变化趋势和点缺陷的大小服从指数函数关系,经过分析发现是点缺陷诱发的应力集中效应降低了屈服强度.通过利用已有的四类强度理论进行校核,发现米塞斯强度理论最适合描述单晶硅的屈服强度,且单晶硅晶体的破坏过程可以由米塞斯应力的演化和聚集效应来说明.最后,在可视化分析破坏后的结构时,发现破坏过程产生的微结构沿着解理面分布,其微观构造类似于二维网格.本文研究结果为评估点缺陷对单晶硅屈服强度的影响机理提供了参考.