Mater.Phys.Mech.(MPM)
No 2, Vol. 8, 2009, pages 108-148

DEFECT STRUCTURES AT INTERFACES IN NANOCRYSTALLINE AND POLYCRYSTALLINE FILNS

M.Yu. Gutkin, I.A. Ovid'ko

Abstract

Theoretical models of interfaces and misfit defects in poly- and nanocrystalline films are considered. A general classification of interphase boundaries are given, and partly incoherent interfaces are described. The faceting of grain boundaries under misfit stress in thin films is discussed. It is shown that misfit strain can be accommodated by grain boundary dislocations and disclinations, in which case the dislocation and disclination mechanisms of accommodation can act simultaneously under certain conditions. Special attention is paid to the structure and properties of high-Tc superconductor films. We discuss a variety of grain boundary structures and their effect on high-Tc superconductivity. Structural transformations of the grain boundaries are also considered. It is demonstrated that the formation of nanograins with 90° tilt boundaries can be an alternative mechanism of misfit strain accommodation.

Keywords: polycrystalline films, nanocrystalline films, interfaces, grain boundaries, misfit defects, dislocations, disclinations, high-Tc superconductors.

full paper (pdf, 1856 Kb)

ДЕФЕКТНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ВНУТРЕННИХ ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА
В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ И ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ

М.Ю. Гуткин, И.А. Овидько

Аннотация

Рассмотрены теоретические модели границ раздела и дефектов несоответствия в поли- и нанокристаллических пленках. Приведена общая классификация межфазных границ, описаны частично некогерентные границы, рассмотрен вопрос о фасе- тировании границ зерен в тонких пленках под действием напряжений несоответствия. Показано, что в качестве дефектов несоответствия могут выступать зернограничные дислокации и дисклинации, причем при определенных условиях дислокационный и дисклинационный механизмы релаксации могут действовать совместно. Особое внимание уделяется структуре и свойствам пленок высокотемпературных сверхпроводников. Обсуждается многообразие структур границ зерен и их влияние на высокотемпературную сверхпроводимость. Кратко описаны структурные трансформации границ зерен. Показано, что альтернативным механизмом релаксации напряжений несоответствия в тонких пленках может служить формирование нанозерен с 90° границами наклона.

Ключевые слова: поликристаллические пленки, нанокристаллические пленки, границы раздела, границы зерен, дефекты несоответствия, дислокации, дисклинации, высоко- температурные сверхпроводники.

full paper (pdf, 1856 Kb)