面心立方合金薄膜有序无序相变和相图研究

论文摘要

有序无序相变和相图的研究是认识合金薄膜结构、热力学性质、相变等重要途径,是研究合金薄膜的动力学性质的基础。本论文采用了平均场近似方法,利用计算机模拟计算了在外加表面场下超薄合金薄膜的有序无序相变和相图。 我们根据合金薄膜的基态结构,用平均场近似方法研究了（001）方向面心立方薄膜合金的有序无序相变,特别是以面心立方取6、7层薄膜作为研究对象,给出奇数层薄膜和偶数层薄膜在不同表面偏析场作用下所有不同种类的相图。由于受到表面偏析场和有限尺寸效应的影响,薄膜有序无序相变比体材料相变要复杂。本文得到的主要结果有:1)合金薄膜的有序无序相变受薄膜层数奇偶性的影响。薄膜层数奇偶性不同,会导致薄膜具有不同的相结构和热力学性质。在不同表面偏析场下,奇数层薄膜和偶数层薄膜具有不同的相结构和相图种类。偶数层薄膜由于对称性破缺和表面偏析作用,出现了反相畴界现象,其有序无序相变过程中出现了中间温度相,相图也相对复杂。而奇数层薄膜的有序无序相变类似体材料的相变。2)由于薄膜受强表面偏析作用和有限尺寸效应,对应体组分为0.5的化学势区间,奇数层薄膜中出现AB（AB）nA这种相,它不存在严格热力学意义上的有序无序相变。而相应偶数层薄膜中出现的为AC（CC）nCA或AB（CC）nBA相结构。偶数层薄膜的相变可以通过比热或序参量随温度的变化来判断。3、)奇数层薄膜和偶数层薄膜的化学势温度相图中都出现了临界点。4、)当表面偏析场大于某临界场时,对于N个原子层组成的薄膜系统,其边界的两个原子层将与内部的N-2个原子层分离,此时在薄膜相图上,出现了有序相和无序相在低温下同时存在的现象。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景、选题目的和意义
• 1.2 相关研究状况和进展
• 1.2.1 表面偏析现象和表面结构
• 1.2.2 反相畴界现象
• 1.2.3 基态结构研究
• 1.2.4 有序无序相变研究
• 1.2.5 合金相图
• 1.2.6 论文各部分主要内容
• 第二章 研究方案
• 2.1 格子气模型
• 2.2 计算方法
• 第三章 面心立方合金薄膜相图和有序无序相变
• 3.1 超薄合金薄膜基态分析
• 3.2 超薄合金薄膜相图和有序无序相变
• 3.2.1 不同表面偏析场下，不同种类相图和有序无序相变分析
• 3.2.2 实际体系
• 3.2.3 浓度相图、相变类型
• 3.2.4 临界点
• 3.2.5 强表面偏析作用
• 3.3 超薄合金薄膜表面层的有序无序相变
• 3.3.1 偶数层薄膜中的中间温度相和浸润现象
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要研究成果