ВходРегистрация
Например: Университетский научный журнал
О консорциуме Подписка Контакты
(812) 409 53 64 Некоммерческое партнерство
Санкт-Петербургский
университетский
консорциум

Статьи

Университетский научный журнал №35 (физико-математические, технические и биологические науки), 2017

Моделирование методом молекулярной динамики процесса наноиндентации поверхности кристаллического GaAs

Н. Д. Прасолов, М. Ю. Кравченко, Л. М. Дорогин, Х. К. Липсанен, А. А. Гуткин, П. Н. Брунков
Цена: 50 руб.
 В этой статье мы представили результаты моделирования методом
молекулярной динамики процесса наноиндентации твердым сферическим
индентором слоя GaAs с идеальной кристаллической структурой без
учета сил адгезии между ними. Полученное значение для силы индентирования как функции глубины индентирования сравнивалось с проблемой
Герца, откуда был извлечен модуль упругости для GaAs. Кроме того,
были представлены различные подходы к вычислению площади контакта
между твердым сферическим индентором и поверхностью слоя GaAs:
прямым измерением контактной области в молекулярной динамике, через
модель Герца и через площадь сферического сегмента. Было проведено
обсуждение для интерпретации результатов.

Ключевые слова: молекулярная динамика, наноиндентация, контактная
механика, задача Герца, контактная площадь.
REFERENCES
1. Binnig, G., Quate, C.F., & Gerber, Ch. Atomic force microscope. Physical
Review Letters.
1986, Vol. 56, no. 9, pp. 930–933. doi:10.1103/PhysRevLett.56.930
2. Garcia, R., Knoll, A.W., & Riedo, E. Advanced scanning probe lithography. Nature Nanotechnology. 2014, Vol. 9, no. 8, pp. 577–587. doi:10.1038/
nnano.2014.157
3. Robinson, A., & Lawson, R. Materials and Processes for Next Generation
Lithography: Volume 11. Netherlands: Elsevier, 2016, 634 pp.
4. Tiwari, A., & Natarajan, S. Applied Nanoindentation in Advanced Materials.
UK: John Wiley & Sons Ltd., 2017, 680 pp. doi:10.1002/9781119084501
5. Poon, B., Rittel, D., & Ravichandran, G. An analysis of nanoindentation in
linearly elastic solids. International Journal of Solids and Structures. 2008, Vol. 45,
no. 24, pp. 6018–6033. doi:10.1016/j.ijsolstr.2008.07.021
6. Jacobs, T.D., & Martini, A. Measuring and understanding contact area
at the nanoscale: a review. Applied Mechanics Reviews. 2017, Vol. 69, no. 6.
doi:10.1115/1.4038130
7. Ruestes, C.J., Alhafez, A.A., & Urbassek, H.M. Atomistic studies of nanoindentation – a review of recent advances. Crystals. 2017, Vol. 7, no. 10. doi:10.3390/
cryst7100293
8. Brunkov, P.N., Goncharov, V.V., Rudinsky, M.E., Gutkin, A.A., Gordeev, N.Yu., Lantratov, V.M., Kalyuzhnyy, N.A., Mintairov, S.A., Sokolov, R.V.,
& Konnikov, S.G. Local triboelectrification of an n-GaAs surface using the tip of
an atomic-force microscope. Semiconductors. 2013, Vol. 47, no. 9, pp. 1170–1173.
doi:10.1134/S1063782613090054
9. Baklanov, A.V., Gutkin, A.A., Kalyuzhnyy, N.A., & Brunkov, P.N. Effect of
the interaction conditions of the probe of an atomic-force microscope with the n-GaAs
surface on the triboelectrization phenomenon. Semiconductors. 2015, Vol. 49, no. 8,
pp. 1057–1061. doi:10.1134/S1063782615080060
10. Plimpton, S. Fast parallel algorithms for short-range molecular dynamics.
Journal of Computational Physics. 1995, Vol. 117, no. 1, pp. 1–19. doi:10.1006/
jcph.1995.1039
11. Grierson, D.S., Flater, E.E., & Carpick, R.W. Accounting for the JKR–
DMT transition in adhesion and friction measurements with atomic force microscopy.
Journal of Adhesion Science and Technology. 2005, Vol. 19, no. 3–5, pp. 291–311.
doi:10.1163/1568561054352685
12. Johnson, K.L. Contact mechanics. UK: Cambridge University Press, 1985,
452 pp. doi:10.1017/CBO9781139171731
13. Murdick, D.A., Zhou, X.W., Wadley, H.N.G., Nguyen-Manh, D., Drautz, R.,
& Pettifor, D.G. Analytic bond-order potential for the gallium arsenide system. Physical
Review B. 2006, Vol. 73, no. 4. doi:10.1103/PhysRevB.73.045206
14. Gibbs, J.W. Elementary principles in statistical mechanics. USA, New York:
Charles Scribner’s Sons., 1902, 207 pp.
15. Stukowski, A. Visualization and analysis of atomistic simulation data with
OVITO – the open visualization tool. Modelling and Simulation in Materials Science
and Engineering. 2010, Vol. 18, no. 1. doi:10.1088/0965-0393/18/1/015012
16. Kelchner C.L., Plimpton S.J., & Hamilton, J.C. Dislocation nucleation and
defect structure during surface indentation. Physical Review B. 1998, Vol. 58, no. 17.
doi:10.1103/PhysRevB.58.11085
17. Sadat, M.R., Bringuier, S., Muralidharan, K., Frantziskonis, G., &
Zhang, L. Atomic-scale dynamics and mechanical response of geopolymer binder
under nanoindentation. Computational Materials Science. 2018, Vol. 142, pp. 227–236.
doi:10.1016/j.commatsci.2017.10.026
18. Dargys, A., & Kundrotas, J. Handbook on physical properties of Ge, Si, GaAs
and InP. Lithuania: Science and Encyclopedia Publishers, 1994.
19. Ugural, A.C., & Fenster, S.K. Advanced strength and applied elasticity. USA:
Prentice Hall, 2003, 560 pp.
Цена: 50 рублей
Заказать
• Этические принципы научных публикаций