Дислокации и краудионы в двумерных кристаллах. Часть III: Пластическая деформация кристалла как результат перемещения дефектов и их взаимодействие с полем упругих напряжений

Abstract

Продолжено теоретическое исследование свойств собственных дефектов структуры дислокационного и краудионного типа в 2D кристаллах (ФНТ 40, 1366 (2014); ФНТ 41, 271 (2015)). Детально обсуждены атомно-решеточные модели консервативного (скольжение) и неконсервативного (переползание) движения дефектов. Показано, что при континуальном описании 2D кристалла отдельный дефект можно рассматривать как точечный носитель пластической деформации, а ее величина определяется топологическим зарядом, который согласован с кристаллогеометрическими параметрами дефекта. Установлена зависимость скорости деформации от скорости перемещения центра дефекта и его топологического заряда. В рамках линейной теории упругости 2D кристалла вычислены упругие силы, действующие на центры дислокаций и краудионов в поле внешних механических напряжений, а также силы упругого взаимодействия дефектов между собой. Рассмотрен специфический для 2D кристаллов нелинейный эффект — взаимодействие дефектов с деформациями изгиба кристаллической мембраны.

Продовжено теоретичне дослідження властивостей власних дефектів структури дислокаційного і краудіонного типу у 2D кристалах (ФНТ 40, 1366 (2014); ФНТ 41, 271 (2015)). Детально обговорено атомно-граткові моделі консервативного (ковзання) і неконсервативного (переповзання) руху дефектів. Показано, що при континуальному описі 2D кристалів окремий дефект можна розглядати як точковий носій пластичної деформації, а її величина визначається топологічним зарядом, який узгоджений з кристалогеометричними параметрами дефекта. Встановлено залежність швидкості деформації від швидкості руху центра дефекта і його топологічного заряду. В наближенні лінійної теорії пружності 2D кристала обчислено пружні сили, які діють на центри дислокацій і краудіонів у полі зовнішніх механічних напружень, а також сили пружної взаємодії дефектів між собою. Розглянуто специфічний для 2D кристалів нелінійний ефект — взаємодію дефектів з деформаціями згину кристалічної мембрани.

This is a continuation of the theoretical study of the properties of intrinsic dislocation- and crowdion- type structural defects in 2D crystals (Low Temp. Phys. 40, 1063 (2014); Low Temp. Phys. 41, 207 (2015)). The atomic lattice models of the conservative (glide) and nonconservative (climb) motion of defects have been discussed comprehensively. It is shown that in the description of a 2D crystal in terms of the continuum principle an individual defect can be considered as a point carrier of plastic deformation, its quantity being determined by the topological charge which is in conformity with the crystallogeometric parameters of the defect. It is found that the strain rate is dependent on the travel velocity of the center of the defect and its topological charge. The elastic forces acting upon the dislocation and crowdion centers in the field of applied mechanical stresses and the forces of the elastic defect interaction have been calculated in terms of the linear theory of elasticity of a 2D crystal. The nonlinear effect of the interaction between defects and the bending deformation of the crystalline membrane specific to 2D crystals has beeb considered.