Ab initio моделирование и наноструктурирование поверхности карбида титана лазерным излучением
Автор: Илясов Виктор Васильевич, Фам Динь Кханг
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 4 (79) т.14, 2014 года.
Бесплатный доступ
Изучены процессы наноструктурирования поверхности карбида титана под воздействием излучения Nd:YAG-лазера с длиной волны 1,06 мкм. Длительность лазерных импульсов - 40 нс, скорость перемещения луча - 10 мм/с. Плотность энергии излучения на поверхности карбида титана при частоте генерации 2000 Гц - 2,06÷6,36 Дж/см 2. Представлены результаты ab initio изучения атомной, электронной структуры и упругих характеристик карбида титана TiC и TiC 1-хO х (x = 0,25; 0,5; 0,75). Зонная структура TiC, рассчитанная с использованием теории функционала плотности, соответствует металлическому типу. Показано, что рассчитанные упругие характеристики карбида титана хорошо согласуются с известными теоретическими и экспериментальными оценками. Изучение топографии микроструктур на поверхности карбида титана с использованием метода атомной силовой микроскопии показало, что в зоне прямого лазерного воздействия шероховатость составила 0,254 мкм. Механические характеристики в зонах прямого воздействия лазерного луча и областей температурного влияния исследовались методом наноиндентирования. Установлен эффект наноструктурирования: после лазерного воздействия твердость поверхности карбида титана возрастает до 47,2 ГПа.
Карбид титана, моделирование структуры, атомная структура, электронная структура, лазерное воздействие, эффект наноструктурирования, твердость, упругие характеристики
Короткий адрес: https://sciup.org/14250117
IDR: 14250117 | DOI: 10.12737/6900
Текст научной статьи Ab initio моделирование и наноструктурирование поверхности карбида титана лазерным излучением
Изучению контролируемого процесса наноструктурирования посвящены работы [3, 5], в которых представлено теоретическое моделирование процесса и приводятся выражения для оценки среднестатистического размера центров новой фазы.
Анализ экспериментальных данных по наноструктурированию поверхности материалов при прямом лазерном воздействии достаточно полно представлен в обзоре И. Н. Завестовской [3].
Известно, что создание структур нанометрового масштаба на поверхности твердых тел приводит к улучшению физических и механических свойств материалов [3].
В настоящее время установлена зависимость размеров наноструктур от параметров лазерного источника и тепловых свойств исходного материала. В частности, в работе [4] показано, что в зависимости от скорости охлаждения размер зародышей может колебаться от 10 нм до 100 нм и даже до 500 нм. Установленные закономерности формирования наноструктуры поверхности металлов после оплавления подтверждаются экспериментом. В частности, экспериментальное изучение проведено на различных материалах: Т, ,А, Си , Ci , при разных длительностях и разных количествах лазерных импульсов, в диапазоне плотностей энергии 0,6-4,0 [3, 5].
Авторы работы [7] исследовали наноструктурирование посредством нанесения ультратонких покрытий из карбида титана на поверхности стали. При этом использовался квантово-механический
*
метод расчета структуры и энергии адгезии с применением теории функционала плотности. В данном случае адгезия слоев карбида титана к поверхности стали составила 0,26 мДж/см2.
В работе [8] рассмотрен синтез ультратонких углеродных пленок с аморфной структурой методом лазерной абляции на подложку из сапфира. (Использовался импульсный Nd\ Мб-лазер с длиной волны 1,06 мкм.) Толщина получаемой пленки зависела от выбранного режима и времени экспозиции. Использование метода атомно-силовой микроскопии позволило установить величину шероховатости и отсутствие фрактальности поверхности.
В работе [9] изучены графитовые структуры, сформированные в результате воздействия на поверхность графитсодержащего компонента импульсами Glass. Yb-, £Т-лазера (длительность — 30 мс, длина волны — 1,54 мкм). Установлено, что размеры отдельных наноструктур — от 20 до 50 нм. Исследования молекулярных наноструктур показали наличие в их спектре пиков, соответствующих графитизированным материалам.
В настоящей работе изучались процессы нано/микроструктурирования поверхности карбида титана в зависимости от плотности лазерного излучения. При этом большое внимание уделено изучению атомной и электронной структур, формируемых после лазерного воздействия в поверхностном слое (на воздухе). Поскольку известна высокая химическая активность углеродных вакансий к кислороду [10], нами изучена роль кислорода в изменении электронных спектров и упругих характеристик поверхности карбида титана, допированной кислородом.
Методика эксперимента. Расчеты из первых принципов проводились методом псевдопотенциала, основанным на теории функционала плотности (ТФП). При этом использовался программный пакет Quantum Espresso [11]. Для установления оптимального времени счета, обеспечивающего высокую точность ТФП-расчета, было проведено тестирование на выбор энергии обрезания плоских волн и размерности плоской сетки Монкхорста — Пака. Расчеты полной энергии элементарных ячеек TiC и TiC- хОх (х = 0,25; 0,5; 0,75) выполнены с использованием плоской сетки размерностью 6x6x6 (энергия обрезания — Ecut = 550 Ry. Для изучения данных атомных структур карбидов титана (типа МаСГ) была проведена релаксация их элементарных ячеек. Релаксация осуществлялась до тех пор, пока сумма всех сил, действующих в системе, не становилась меньше 0,001 эВ/A. Установлены равновесные параметры решетки и атомные позиции атомов титана, углерода и кислорода в TiC и TiCхОх (х = 0,25; 0,5; 0,75). На рис. 1 приведены расчетные ячейки изучаемых карбидов.

Рис. 1. Расчетная элементарная ячейка TiC1-хОх. х = 0,25 (а); х = 0,5 (б); х = 0,75 (в)
Упругие характеристики TiCv\ TiC-хОх были изучены с помощью программы Elastic [12]. Мето дика расчета упругих характеристик в программе основана на расчетах полной энергии деформированной структуры кристаллов. Упругие константы определяются по формулам [12].
1 Э 2 Е I — _ ____
= 0, к0
где а , Р — индексы, показывающие типы упругих деформаций в кристалле.
Для рассматриваемых кубических кристаллов существуют 3 типа упругих деформаций и соответственно 3 независимые упругие константы: Vo — объем кристалла; т| , т|р — деформации в различных направлениях системы Декартовых координат.
Модуль объемной упругости:
5v = 19 ■[(с11 + с 22 + с 33 ) +2 (с12 + с 13 + с 23 )] ,
^R = К511 + S 22 + S 33 ) +2 (512 + 5 13 + S 23 )] -1 .
Модуль сдвига:
G, = 115 >#11 + с 22 + с 33 )- (^12 + с 13 + с 23 ) +3 (с44 + с 55 + с 66 )] ,
Gr = 15 [4 (511 + S 22 +5 33 )- (512 + 5 23 + 5 13 ) +3 (s44 + 5 55 + 5 66 )] -1.
В работах [13, 14] Р. Хилл доказал, что приближения В. Фогта и А. Ройса дают оценки соответственно большие и меньшие, чем истинное значение модулей упругости. Поэтому среднее значение будет иметь более высокую точность:
R =1 (R + R\ “н 2/,
1 /, /Г \
GH- 2 \g^gr> .
Модуль Юнга:
9 BG
.
Коэффициент Пуассона рассчитывается по формуле: 3 В -2 G
V =---------
2(3 В + G )
.
При изучении процессов наноструктурирования поверхности материала лазерным излучением использовалось оборудование Южного регионального центра коллективного пользования (ЦКП) «Лазерные и оптические технологии» и Межкафедрального ресурсного ЦКП при ДГТУ. Максимальная мощность лазерной установки Beta Mark 2000 ^^^^^™ 6 Вт, длительность импульса — 40 нс, длина волны излучения — 1,064 мкм. Топография микроструктур на поверхности материала изучалась методом атомной силовой микроскопии (АСМ) с использованием установки компании «НТ-МДТ» (г. Зеленогорск). Сканирование проводилось на воздухе при комнатной температуре. Механические и деформационные характеристики изучались методом наноиндентирования на установке Nanotest 600 фирмы Micromaterials. Использовался индентор Берковича (радиус при вершине — 500 нм). Объектом исследования служила пластина карбида титана размером 10x10x5 мм.
Результаты и их обсуждение. Для изучения атомной структуры карбида титана TiCи оксикарбидов титана TiC1-хОх (X= пор, пока сумма всех сил, действующих в системе, не становилась меньше 0,001 эВ/A. Установлены равновесные параметры решеток, атомные позиции всех атомов ячейки изучаемых карбидов. Для равновесных атомных структур получены значения полной энергии на ячейку, которые указывают на их стабильность и представлены в табл. 1 наряду с другими параметрами.
Таблица 1
Кристаллохимические параметры карбидов TiC и TiCv-xOx (х = 0,25; 0,5; 0,75)
TiCхОх |
0 Параметр решетки, а (а ) |
Полная энергия, Etot (эВ) |
Объем кристалла, 0 (А)3 |
||
Настоящая работа |
Теория [15] |
Эксперимент |
|||
TiC |
4,335 |
4,280[16] |
4,330[17] |
-6975,28 |
81,498 |
TiCh ,75 6^,25 |
4,304 |
4,313 |
- |
-7530,50 |
79,729 |
776g ,s6b,5 |
4,279/4,297 |
4,295 |
4,287[18] |
-7540,73 |
78,682 |
7760,2 5 6^,7 5 |
4,276 |
4,284 |
- |
-7822,82 |
78,183 |
Следует отметить, что после релаксации TiC\sOo,s получена тетрагональная структура с параметрами решетки: а = 4,279 А и с = 4,297 К
На следующем этапе была рассчитана зонная структура рассматриваемых карбидов (рис. 2).
На рис. 2 приведена также примитивная зона Бриллюэна, особые точки и направление обхода.

Рис. 2. Зонные структуры оксикарбидов титана TiCvxOx: х = 0,25 (а); х = 0,5 (6); х = 0,75 (в) и зона Бриллюэна (используемая в расчетах) (г)
На рис. 3 приведена зонная структура бинарного карбида титана для соответствующей зоны Бриллюэна. Следует отметить, что при допировании карбида титана кислородом симметрия зоны Бриллюэна понижается. Данное обстоятельство иллюстрируют рис. 2 и 3. Зонная структура рассмотренных здесь карбидов титана в релаксированном состоянии (рис. 2) соответствует металлическому типу.
Полные и парциальные плотности электронных состояний приведены на рис. 4 и характеризуют особенности химической связи в карбидах титана. В частности, можно говорить о гибридизации 2д-орбиталей атомов кислорода и Зс-орбиталей атомов титана. На это указывает совпадение по энергии пиков заполненных состояний атомов кислорода и титана в интервале энергий от -9 до -5 эВ.

Рис. 3. Зонная структура бинарного карбида титана "ПС [19] (а) и зона Бриллюэна (б)
а )
б )
в )
Г )

Рис. 4. Парциальные плотности электронных состояний )PDOS) ПС (а) и ПС-хО,'. х = 0,25 (б); х = 0,5 (в); х = 0,75 (г)
Анализ рис. 4 показывает, что 02р-7/Зс-гибридизация имеет тенденцию к возрастанию по мере увеличения содержания кислорода. Ранее отмечалось [19], что для бинарного карбида титана характерна 02 р-773о-гибридизация.
На следующем этапе были рассчитаны упругие константы для бинарного карбида титана 770и оксикарбидов титана "ПСхОх (х = 0,25; 0,5; 0,75), которые представлены в табл. 2.
Таблица 2
Упругие константы для бинарного карбида титана TiC и оксикарбидов титана TiCv-xOx. межатомное расстояние а (А), упругие константы Су(ГПа), модуль объемной упругости В (ГПа), модуль сдвига £(ГПа), модуль Юнга Е(ГПа) и коэффициент Пуассона v
ГО го е |
Источник |
а, А |
Упругие константы |
Модули |
V |
B/G |
||||
11 |
12 |
44 |
В |
G |
Е |
|||||
Настоящая работа |
4,335 |
513,4 |
117,2 |
178,2 |
249,3 |
186,2 |
446,9 |
0,20 |
1,33 |
|
Теория [20] |
4,33 |
510 |
119 |
168 |
244 |
179 |
455 [21] |
0,196 [21] |
1,33 |
|
Эксперимент |
4,33 [17] |
500 [22] |
113 [22] |
175,0 [22] |
242,0 [22] |
182 [22] |
437 [23] |
0,199 [23] |
1,33 |
|
g- |
Настоящая работа |
4,304 |
538,8 |
115,3 |
178,3 |
256,5 |
191,0 |
459,0 |
0,20 |
1,34 |
Теория [15] |
4,312 |
505,4 |
111,9 |
146,9 |
243,2 |
196,7 |
464,8 |
- |
1,24 |
|
g |
Настоящая работа |
4,297 |
546,9 |
113,1 |
135,6 |
251,5 |
160,8 |
397,6 |
0,24 |
1,56 |
Теория [15] |
4,295 |
508,3 |
105,3 |
127,7 |
234,8 |
204,9 |
476,2 |
- |
1,14 |
|
Эксперимент |
4,287 [18] |
|||||||||
s g |
Настоящая работа |
4,276 |
531,5 |
95,2 |
94,1 |
240,7 |
132,8 |
336,5 |
0,27 |
1,81 |
Теория [15] |
4,284 |
476,3 |
100,3 |
36,0 |
225,4 |
188,8 |
442,7 |
- |
1,19 |
При замещении кислородом позиций углерода в карбиде титана наблюдаются изменения па/
Результаты расчетов упругих характеристик хорошо согласуются с другими расчетами и экспе-/
1-
^Ол-повышается с увеличением содержания кислорода в решетке карбида титана. Данное утверждение [24].
Для наблюдения за поверхностью образца после лазерного воздействия использовались оптическая микроскопия (рис. 6) в ЦКП «ЛОТ» и атомная силовая микроскопия (АСМ).
450 •
400 ■
. В • G * Е

150 ■
О 250
200 ■

Рис. 5. Зависимость от содержания углерода в "ПСvxOx. параметра решетки (а); объемного модуля В, модуля сдвига G, модуля Юнга Е (6); отношения BIG (в); коэффициента Пуассона (г)

а ) 5) в) г)
Рис. 6. Изображения поверхности карбида титана, полученные с помощью оптической микроскопии (коэффициент увеличения 1000) с плотностью энергии лазерного излучения 2,06 Дж/см2 (а); 2,38 Дж/см2 (б); 3,18 Дж/см2 (а); 6,36 Дж/см2(г)
Испытания на твердость и модуль упругости осуществлялись методом наноиндентирования в Межкафедральном ресурсном центре коллективного пользования. Анализ рис. 6 показывает, например, что при плотности лазерного излучения в интервале энергий 2,06-3,18 Дж/см2 на поверхности карбида титана в зоне прямого действия (см. рис. 6, а, 6 , разования. В зависимости от плотности энергии излучения и скорости охлаждения размер зародышей на поверхности карбида титана в зоне прямого действия лазерного излучения колеблется от 5 мкм до 20 мкм. Это значительно больше, чем известные размеры зародышей [4]. Наблюдаемое различие следует связывать с тем, что на рис. 6 представлены не начальные этапы образования зародышей, а микроструктуры, сложившиеся в результате процессов диффузии адатомов между соседними кластерами карбида титана.
На рис. 6 присутствуют также наведенные нано/микроструктуры (как в области прямого воздействия, так и вне лазерного луча), возникшие при осаждении продуктов абляции на поверхности карбида титана, а также в области температурного влияния. С последними мы связываем наблюдаемые эффекты наноструктурирования, о которых речь пойдет ниже.
Изучение топографии микроструктур на поверхности карбида титана с использованием метода АСМ показало, в частности, что в зоне прямого лазерного воздействия (рис. 7) среднеквадратическая шероховатость составила 286 нм.

а ) б )
Рис. 7. АСМ-профили микроструктур на поверхности карбида титана после лазерного воздействия двенадцатью лазерными импульсами длительностью 40 нс и плотностью энергии 2,38 Дж/см2: двух- ( а) и трехмерные (б)
Более подробное представление о текстуре, волнистости и шероховатости получено в результате изучения данной топографии статистическими методами. Исследование двухмерного АСМ-профиля поперек лазерной дорожки (рис. 7, а) на образце позволило получить данные, приведенные во втором столбце табл. 3.
Анализ рис. 7 позволяет утверждать, что при плотности энергии лазерного излучения 2,38 Дж/см2 не наблюдается образование фракталов карбида титана. При снижении величины плотности энергии лазерного излучения до 2,06 Дж/см2 наблюдается образование фракталов карбида титана, представленных на рис. 8, а. Средний размер кластеров — 5-10 мкм.
Изучение двухмерного АСМ-профиля вдоль лазерной дорожки на образце (рис. 8, б) позволило получить данные о топографии зоны прямого влияния лазерного излучения, приведенные в третьем столбце табл. 3. Среднеквадратическая шероховатость составила 58 нм. Анализ формы распределения фракталов на поверхности зоны прямого влияния лазерного излучения с использованием ко- эффициента асимметрии и эксцесса позволяет утверждать, что для них характерны плосковершинное распределение с умеренной асимметрией.
Таблица 3
Амплитуды статистических параметров топографии поверхности, нм
Параметры |
Амплитуда |
||
Рис. 7 |
Рис. 8, б |
Рис. 8, в |
|
Средняя шероховатость |
227 |
48 |
15 |
Среднеквадратическая шероховатость |
286 |
58 |
19 |
Средняя максимальная высота пика шероховатости |
391 |
83 |
35 |
Средняя максимальная глубина долины шероховатости |
459 |
88 |
24 |
Коэффициент асимметрии д |
0,269 |
0,238 |
0,624 |
Эксцесс Ех |
2,709 |
2,238 |
3,445 |
Среднеквадратическая волнистость |
1972 |
691 |
452 |


б ) В )
Рис. 8. АСМ-профили микроструктур на поверхности карбида титана после лазерного воздействия двенадцатью лазерными импульсами длительностью 40 нс и плотностью энергии 2,06 Дж/см2: трех- (а) и двухмерные (б, показывает линию прохода кантилевером
Наибольший интерес представляет топология поверхности в области температурного влияния, представленная на рис. 8, в. Образец сканировался кантилевером вдоль светлой вертикальной линии на расстоянии 50 мкм от центра лазерной дорожки. Среднеквадратическая шероховатость оказалась в три раза меньше, чем в зоне прямого действия, и составила 19 нм. Для фракталов на поверхности зоны теплового влияния характерно островершинное крайне асимметричное распределение.
Механические и деформационные характеристики в зонах прямого воздействия лазерного луча и областей температурного влияния изучались методом наноиндентирования. Типовая диаграмма нагружения индентора (алмазной пирамидкой Берковича) отражает этапы и параметры: нагружение, глубина внедрения, твердость, модуль Юнга и др. На рис. 9 представлены результаты изучения механических характеристик поверхности карбида титана, модифицированных лазерным воздействием.


Рис. 9. Микрофотография поверхности образца с сеткой поля наноиндентирования (а); зависимости твердости (б) и модуля упругости Юнга (в) от плотности энергии лазерного воздействия двенадцатью лазерными импульсами длительностью 40 нс в зоне теплового влияния (Л1, Е 1) и в зоне прямого воздействия (Л2, Е 2)

Анализ рис. 9 позволяет утверждать, что существует определенная зависимость значений твердости и модуля Юнга от плотности энергии лазерного воздействия. Можно считать установленным, что после воздействия двенадцатью лазерными импульсами длительностью 40 нс и плотностью энергии 2,06 Дж/см2 твердость поверхности карбида титана возрастает до 47,2 ГПа — происходит наноструктурирование.
Заключение. В рассмотренных диапазонах энергий лазерного воздействия в зоне пятна лазерного облучения происходит оплавление карбида титана. При интенсивном лазерном облучении незначительная часть материала на поверхности горела в воздухе. В результате, на наш взгляд, нарушилась нестехиометрия по углероду, и поэтому твердость в пятне (на дорожке) снижается.
В зоне теплового влияния (ЗТВ) лазерного облучения (на расстоянии 60 мкм от центра пятна) изменяется структура карбида титана на поверхности. Твердость в этой зоне повышается до 1,5 раза при сравнении с исходной твердостью "ПС [10]. Максимальная твердость в зоне достигает 47,2 ГПа. Данный результат, на наш взгляд, обусловлен эффектом наноструктурирования и требует более детального исследования.
Изучение состояния и перспектив лазерного наноструктурирования поверхности материалов показало необходимость установления оптимального режима лазерного излучения для различных материалов, особенно для инструментальных и конструкционных. Повышение их твердости в результате лазерного наноструктурирования имеет большое значение для развития технологий улучшения свойств материалов. Показано, что при лазерном облучении происходит быстрый процесс нагрева и охлаждения поверхности материала, изменяются структура кристаллов, размер зародыша — и, следовательно, меняются механические свойства поверхности материала.
В данном исследовании предпринята попытка моделирования из первых принципов атомной и электронной структуры при замещении кислородом углеродных позиций в карбиде титана и оценки упругих характеристик. Представлены результаты ab initio изучения атомной, электронной структуры и упругих характеристик карбида титана ПС и ПС1- (х= функционала плотности. Показано, что рассчитанные упругие характеристики карбида титана хорошо согласуются с известными теоретическими и экспериментальными оценками.
Библографический список
-
1. Afanas ev, Yu. V. Vaporization of Matter Exposed to Laser Emission / Yu. V. Afanasev, О. N. Krokchin // Journal of Experimental and Theoretical Physics. ^^^^^н 1967. ^^^^^н Vol. 25, № 4. ^^^^^н P. 639 645.
-
2. Афанасьев, Ю. В. Газодинамическая теория воздействия лазера на конденсированные вещества / Ю. В. Афанасьев, О. Н. Крохин // Труды ФИАН. — 1970. ^^^^^н T. 53. -с. 118.
-
3. Завестовская, И. Н. Лазерное наноструктурирование поверхности материалов / И. Н. Завестовская // Квантовая электроника. — 2010. — Т. 40, № 11. -С. 942-954.
-
4. Токарев, В. Н. Формирование наноструктур при лазерном плавлении поверхности твердых тел / В. Н. Токарев, В. Ю. Хомич, В. А. Шмаков // Доклады Академии наук. — 2008. — Т. 419, № 6. ^^^^^н с. 754-758.
-
5. Зарождение и рост наноструктур на поверхности твердого тела, оплавленного лазерным импульсом / С. И. Миколуцкий [и др.] // Российские нанотехнологии. — 2011. — Т. 6, № 11 12. ^^^^^н с. 65-69.
-
6. Формирование наноструктур на поверхности нитрида кремния под воздействием излучения F 2-лазера / К. Э. Лапшин [и др.] // Физика и химия обработки материалов. — 2008, № 1. -С. 43-49.
-
7. Agya, A. Structure, bonding, and adhesion at the TiC(100)/Fe(110) interface from first principles / A. Agya, E.-A. Carter // Journal of Chemical Physics. ^^^^^н Vol. 118, № 19. ^^^^^н P. 8982-8996.
-
8. Ультратонкие углеродные пленки на сапфире, выращенные методом лазерной абляции: синтез и АСМ-исследование / В. В. Илясов [и др.] // Вестник Дон. гос. техн, ун- 2012. ^^^^^н T. 12,
-
9. Беликов, А. В. Графитовые наноструктуры, формируемые в поле излучения glass: Yb- , Er- лазера на поверхности разных подложек / А. В. Беликов, А. В. Скрипник, Н. А. Зулина // Известия вузов. Физика. ^^^^^™ 2012. — № 1. -С. 1 2.
-
10. Surface reconstruction of TiC (001) and its chemical activity for oxygen / H. Kuramochi [et al.] // Applied Physics Letters. ^^^^^н 1999. ^^^^^н Vol. 75, № 24. ^^^^^н P. 3784-3786.
-
11. Quantum espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials / P. Giannozzi [et al.] // Journal of Physics : Condensed Matter. ^^^^^н2009. ^^^^^н Vol. 21, № 39. ^^^^^н P. 395502.
-
12. ElaStic: A tool for calculating second-order elastic constants from first principles / R. Golesorkhtabar [et al.] // Computer Physics Communications. ^^^^^н 2013. ^^^^^н Vol. 184, № 8. ^^^^^н P. 1861-1873.
-
13. Hill, R. The Elastic Behavior of a Crystalline Aggregate / R. Hill // Proceedings of the Physical Society. Section A. ^^^^^н 1952. ^^^^^н Vol. 65. ^^^^^н P. 349.
-
14. Hill, R. Elastic properties of reinforced solids: Some theoretical principles / R. Hill // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. ^^^^^н 1963. ^^^^^н Vol. 11, № 5. ^^^^^н P. 357-372.
-
15. Influence of oxygen addition on the structural and elastic properties of TiC thin films / L.-S. Marques [et al.] // Plasma Processes and Polymers. ^^^^^н 2007. ^^^^^н Vol. 4. ^^^^^н P. 195-199.
-
16. First-principles calculations of vacancy effects on structural and electronic properties of TiCx and TiNx / Z. Dridi [et al.] // Journal of Physics: Condensed Matter. ^^^^^н 2002. ^^^^^н Vol. 14, № 43. ^^^^^н P. 10237.
-
17. Holliday, J. E. Soft-X-ray valance state effects in conductors / J.-E. Holliday // Advance in X-ray Analysis. ^^^^^н 1970. ^^^^^н Vol. 13. ^^^^^н P. 136.
-
18. Structural studies of TiCl-xOx solid solution by Rietveld refinement and first-principles calculations / B. Jiang [et al.] // Journal of Solid State Chemistry. ^^^^^™ 2013. ^^^^^H Vol. 204. ^^^^^H P. 1 8.
-
19. Илясов В .в. Изучение атомной, электронной структуры и упругих характеристик карбида титана из первых принципов /В.В. Илясов,Д.К. Фам,О.М. Холодова // Упорядочение в минералах и сплавах (OMA-17) : сб . трудов 17-го междунар. симп. — Ростов-на-Дону : . Южный, 2014. -
- Вып. 17, т. 1. -С. 131-134.
-
20. Elastic and thermodynamic properties of TiC from first-principles calculations / Y. Li [et al.] // Science China Physics, Mechanics and Astronomy. ^^^^^н 2011. ^^^^^н Vol. 54, № 12. ^^^^^н P. 2196-2201.
-
21. First-principles calculations of mechanical properties of TiC and TiN / Y. Yang [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. ^^^^^н 2009. ^^^^^н Vol. 485, № 1. ^^^^^н P. 542-547.
-
22. Francisco, E. Atomistic simulation of Sr F 2 polymorphs / E. Francisco, M. Blanco, G. Sanjurjo // Physical Review B. ^^^^^н 2001. ^^^^^н Vol. 63, № 9. ^^^^^н P. 094107.
-
23. Gilman, J. Elastic constants of TiC and TiB2 / J. Gilman, B. Roberts // Journal of Applied Physics. ^^^^^н 1961. ^^^^^н Vol. 32, № 7. ^^^^^н P. 1405 - 1405.
-
24. Pugh, S.-F. XCII. Relations between the elastic moduli and the plastic properties of polycrystalline pure metals / S.-F. Pugh // Philosophical Magazine. Series 7. ^^^^^н 1954. ^^^^^н Vol. 45. ^^^^^н P. 823-843.
№1 (62) вып. 1. -С. 31-35.
Материал поступил в редакцию 20.11.2014.
Список литературы Ab initio моделирование и наноструктурирование поверхности карбида титана лазерным излучением
- Afanas’ev, Yu. V. Vaporization of Matter Exposed to Laser Emission/Yu. V. Afanas’ev, О. N. Krokchin//Journal of Experimental and Theoretical Physics. -1967. -Vol. 25, № 4. -P. 639-645.
- Афанасьев, Ю. В. Газодинамическая теория воздействия лазера на конденсированные вещества/Ю. В. Афанасьев, О. Н. Крохин//Труды ФИАН. -1970. -T. 53. -С. 118.
- Завестовская, И. Н. Лазерное наноструктурирование поверхности материалов/И. Н. Завестовская//Квантовая электроника. -2010. -Т. 40, № 11. -С. 942-954.
- Токарев, В. Н. Формирование наноструктур при лазерном плавлении поверхности твердых тел/В. Н. Токарев, В. Ю. Хомич, В. А. Шмаков//Доклады Академии наук. -2008. -Т. 419, № 6. -С. 754-758.
- Зарождение и рост наноструктур на поверхности твердого тела, оплавленного лазерным импульсом/С. И. Миколуцкий //Российские нанотехнологии. -2011. -Т. 6, № 11-12. -С. 65-69.
- Формирование наноструктур на поверхности нитрида кремния под воздействием излучения F2-лазера/К. Э. Лапшин //Физика и химия обработки материалов. -2008, № 1. -С. 43-49.
- Agya, A. Structure, bonding, and adhesion at the TiC(100)/Fe(110) interface from first principles/A. Agya, E.-A. Carter//Journal of Chemical Physics. -Vol. 118, № 19. -P. 8982-8996.
- Ультратонкие углеродные пленки на сапфире, выращенные методом лазерной абляции: синтез и АСМ-исследование/В. В. Илясов //Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2012. -T. 12, №1 (62) вып. 1. -С. 31-35.
- Беликов, А. В. Графитовые наноструктуры, формируемые в поле излучения glass: Yb-, Er-лазера на поверхности разных подложек/А. В. Беликов, А. В. Скрипник, Н. А. Зулина//Известия вузов. Физика. -2012. -№ 1. -С. 1-2.
- Surface reconstruction of TiC (001) and its chemical activity for oxygen/H. Kuramochi //Applied Physics Letters. -1999. -Vol. 75, № 24. -P. 3784-3786.
- Quantum espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials/P. Giannozzi //Journal of Physics: Condensed Matter. -2009. -Vol. 21, № 39. -P. 395502.
- ElaStic: A tool for calculating second-order elastic constants from first principles/R. Golesorkhtabar //Computer Physics Communications. -2013. -Vol. 184, № 8. -P. 1861-1873.
- Hill, R. The Elastic Behavior of a Crystalline Aggregate/R. Hill//Proceedings of the Physical Society. Section A. -1952. -Vol. 65. -P. 349.
- Hill, R. Elastic properties of reinforced solids: Some theoretical principles/R. Hill//Journal of the Mechanics and Physics of Solids. -1963. -Vol. 11, № 5. -P. 357-372.
- Influence of oxygen addition on the structural and elastic properties of TiC thin films/L.-S. Marques //Plasma Processes and Polymers. -2007. -Vol. 4. -P. 195-199.
- First-principles calculations of vacancy effects on structural and electronic properties of TiCx and TiNx/Z. Dridi //Journal of Physics: Condensed Matter. -2002. -Vol. 14, № 43. -P. 10237.
- Holliday, J. E. Soft-X-ray valance state effects in conductors/J.-E. Holliday//Advance in X-ray Analysis. -1970. -Vol. 13. -P. 136.
- Structural studies of TiC1-xOx solid solution by Rietveld refinement and first-principles calculations/B. Jiang //Journal of Solid State Chemistry. -2013. -Vol. 204. -P. 1-8.
- Илясов В. В. Изучение атомной, электронной структуры и упругих характеристик карбида титана из первых принципов/В. В. Илясов, Д. К. Фам, О. М. Холодова//Упорядочение в минералах и сплавах (OMA-17): сб. трудов 17-го междунар. симп. -Ростов-на-Дону; пос. Южный, 2014. -Вып. 17, т. 1. -С. 131-134.
- Elastic and thermodynamic properties of TiC from first-principles calculations/Y. Li //Science China Physics, Mechanics and Astronomy. -2011. -Vol. 54, № 12. -P. 2196-2201.
- First-principles calculations of mechanical properties of TiC and TiN/Y. Yang //Journal of Alloys and Compounds. -2009. -Vol. 485, № 1. -P. 542-547.
- Francisco, E. Atomistic simulation of Sr F 2 polymorphs/E. Francisco, M. Blanco, G. Sanjurjo//Physical Review B. -2001. -Vol. 63, № 9. -P. 094107.
- Gilman, J. Elastic constants of TiC and TiB2/J. Gilman, B. Roberts//Journal of Applied Physics. -1961. -Vol. 32, № 7. -P. 1405-1405.
- Pugh, S.-F. XCII. Relations between the elastic moduli and the plastic properties of polycrystalline pure metals/S.-F. Pugh//Philosophical Magazine. Series 7. -1954. -Vol. 45. -P. 823-843.
- Afanas’ev, Y. V., Krokchin, О. N. Vaporization of Matter Exposed to Laser Emission. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1967, vol. 25, no. 4, pp. 639-645.
- Afanasyev, Y. V., Krokhin, O. N. Gazodinamicheskaya teoriya vozdeystviya lazera na kondensirovannye veshchestva. Trudy FIAN, 1970, vol. 53, 118 p. (in Russian).
- Zavestovskaya, I. N. Lazernoe nanostrukturirovanie poverkhnosti materialov. Quantum Electronics, 2010, vol. 40, no. 11, pp. 942-954 (in Russian).
- Tokarev, V. N., Khomich, V. Y., Shmakov, V. A. Formirovanie nanostruktur pri lazernom plavlenii poverkhnosti tverdykh tel. Doklady Akademii Nauk, 2008, vol. 419, no. 6, pp. 754-758 (in Russian).
- Mikolutskiy, S. I., et al. Zarozhdenie i rost nanostruktur na poverkhnosti tverdogo tela, oplavlennogo lazernym impul'som. Nanotechnologies in Russia, 2011, vol. 6, no. 11-12, pp. 65-69 (in Russian).
- Lapshin, K. E., et al. Formirovanie nanostruktur na poverkhnosti nitrida kremniya pod vozdeystviem izlucheniya F2-lazera. Fizika i khimiya obrabotki materialov, 2008, no. 1, pp. 43-49 (in Russian).
- Agya, A., Carter, E.-A. Structure, bonding, and adhesion at the TiC (100)/Fe (110) interface from first principles. Journal of Chemical Physics, vol. 118, no. 19, pp. 8982-8996.
- Ilyasov, V. V., et al. Ul'tratonkie uglerodnye plenki na sapfire, vyrashchennye metodom lazernoy ablyatsii: sintez i ASM-issledovanie. Vestnik of DSTU, 2012, vol. 62, iss. 1, pp. 31-35 (in Russian).
- Belikov, А. V., Skripnik, A. V., Zulina, N. A. Grafitovye nanostruktury, formiruemye v pole izlucheniya glass: Yb-, Er-lazera na poverkhnosti raznykh podlozhek. Izvestiya vuzov. Fizika, 2012, no. 1, pp. 1-2 (in Russian).
- Kuramochi, H., et al. Surface reconstruction of TiC (001) and its chemical activity for oxygen. Applied Physics Letters, 1999, vol. 75, no. 24, pp. 3784-3786.
- Giannozzi, P., et al. Quantum espresso: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. Journal of Physics: Condensed Matter, 2009, vol. 21, no. 39, p. 395502.
- Golesorkhtabar, R., et al. ElaStic: A tool for calculating second-order elastic constants from first principles. Computer Physics Communications, 2013, vol. 184, no. 8, pp. 1861-1873.
- Hill, R. The Elastic Behavior of a Crystalline Aggregate. Proceedings of the Physical Society. Section A. 1952, vol. 65, p. 349.
- Hill, R. Elastic properties of reinforced solids: Some theoretical principles. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1963, vol. 11, no. 5, pp. 357-372.
- Marques, L.-S., et al. Influence of oxygen addition on the structural and elastic properties of TiC thin films. Plasma Processes and Polymers, 2007, vol. 4, pp. 195-199.
- Dridi, Z., et al. First-principles calculations of vacancy effects on structural and electronic properties of TiCx and TiNx. Journal of Physics: Condensed Matter, 2002, vol. 14, no. 43, p. 10237.
- Holliday, J. E. Soft-X-ray valance state effects in conductors. Advance in X-ray Analysis,1970, vol. 13, p. 136.
- Jiang, B., et al. Structural studies of TiC1-xOx solid solution by Rietveld refinement and first-principles calculations. Journal of Solid State Chemistry, 2013, vol. 204, pp. 1-8.
- Ilyasov, V. V., Pham, D. K., Kholodova, O. M. Izuchenie atomnoy, elektronnoy struktury i uprugikh kharakteristik karbida titana iz pervykh printsipov. Uporyadochenie v mineralakh i splavakh (OMA-17): sb. trudov 17-go mezhdunar. simp. Rostov-on-Don; t. Yuzhny, 2014, iss. 17, vol. 1, pp. 131-134 (in Russian).
- Li, Y., et al. Elastic and thermodynamic properties of TiC from first-principles calculations. Science China Physics, Mechanics and Astronomy, 2011, vol. 54, no. 12, pp. 2196-2201.
- Yang, Y., et al. First-principles calculations of mechanical properties of TiC and TiN. Journal of Alloys and Compounds, 2009, vol. 485, no. 1, pp. 542-547.
- Francisco, E., Blanco, M., Sanjurjo, G. Atomistic simulation of Sr F 2 polymorphs. Physical Review B., 2001, vol. 63, no. 9, p. 094107.
- Gilman, J., Roberts, B. Elastic constants of TiC and TiB2. Journal of Applied Physics, 1961, vol. 32, no. 7, pp. 1405-1405.
- Pugh, S.-F. XCII. Relations between the elastic moduli and the plastic properties of polycrystalline pure metals. Philosophical Magazine. Series 7, 1954, vol. 45, pp. 823-843.