Разработка методов расчета поверхностных и адгезионных характеристик различных материалов
![Диссертация: Разработка методов расчета поверхностных и адгезионных характеристик различных материалов](https://westud.ru/work/3026294/cover.png)
Диссертация
Для металлов было проведено сравнение результатов расчета энергии и силы адгезионного взаимодействия, полученных в рамках диэлектрического формализма и с использованием метода функционала электронной плотности. Сравнительный анализ данных методов показывает, что при величинах зазора между поверхностями контактирующих металлов к < а адгезионные свойства металлов наиболее полно описываются в рамках… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1.
- Поверхностные свойства твердых тел и способы их описания
- 1. 1. Основные этапы и направления развития теории металлической поверхности
- 1. 2. Исходные уравнения метода функционала плотности при исследовании поверхности металла
- 1. 3. Применение МФП к расчету работы выхода электрона с поверхности металла
- 1. 4. Явление адгезии и способы его описания
- 1. 5. Выводы и задачи исследования
- ГЛАВА 2.
- Расчет поверхностных характеристик металлов в рамках метода функционала электронной плотности
- 2. 1. Основные уравнения. Методика расчета поверхностной энергии металлов
- 2. 1. 1. Применение МФП к расчету поверхностной энергии металлов. Модель «желе»
- 2. 1. 2. Учет влияния дискретности кристаллической решетки на величину поверхностной энергии
- 2. 1. 3. Учет эффектов решеточной релаксации металлических поверхностей
- 2. 1. 4. Учет влияния градиентных поправок 4-го порядка в расчетах поверхностной энергии металлов
- 2. 2. Методика расчета работы выхода электрона с поверхности металлов
- 2. 3. Расчет поверхностных характеристик в рамках обобщенного потенциала Хейне-Абаренкова
- 2. 4. Выводы по главе
- 2. 1. Основные уравнения. Методика расчета поверхностной энергии металлов
- ГЛАВА 3.
- Расчет адгезионных характеристик металлов и их расплавов в рамках метода функционала плотности
- 3. 1. Основные уравнения. Методика расчета
- 3. 2. Результаты расчетов и их обсуждение
- 3. 3. Учет влияния промежуточного диэлектрического слоя на адгезию металлов
- 3. 4. Учет влияния эффектов решеточной релаксации поверхности на адгезию металлов
- 3. 5. Выводы по главе
- ГЛАВА 4.
- Расчет адгезионных характеристик металлов, полупроводников и сложных соединений на основе диэлектрического формализма
- 4. 1. Теоретические принципы определения адгезионных характеристик контакта поверхностей
- 4. 2. Адгезия металлов. 94 4.2.1. Анализ результатов расчета
- 4. 3. Адгезия полупроводников
- 4. 4. Расчет адгезионных характеристик для контакта металлов и полупроводников с диэлектриком
- 4. 5. Адгезия сложных соединений
- 4. 6. Выводы по главе
- Заключение
Список литературы
- Бараш Ю.С., Гинзбург В. Л. Электромагнитные флуктуации в веществе и молекулярные силы между телами. — Успехи физ. наук, 1975, т. 116, N1, с.5−40.
- Басин В. Е. Адгезионная прочность.- М.: Наука, 1981.
- Беннет А. Новое в исследовании поверхности твердого тела.- М.: Мир, 1977, 221 с.
- Берлин A.A., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров. М: Химия, 1974, 321 с.
- Брегер А. X., Жуховицкий А. А. Поверхностное натяжение металлов. ЖХФ, 1946, т. 20, N4, с. 355−362.
- Вакилов А.Н., Мамонова М. В., Прудников В. В. Расчет решеточной релаксации металлических поверхностей с учетом градиентных поправок на неоднородность электронной системы. Физика металлов и металловедение, 1993, 76, вып.6, с.38−48.
- Вакилов А.Н., Мамонова М. В., Потерин Р. В., Прудников В. В. Расчет адгезионных характеристик металлов и их расплавов.- Физика металлов и металловедение, 1995, 79, вып.4, с. 13−22.
- Вакилов А.Н., Мамонова М. В., Прудников В. В. Расчет поверхностной энергии и адгезионных характеристик металлов и полупроводников в рамках диэлектрического формализма. Вестник Омского универ- ситета, 1996, N1, с.37−40.
- Вакилов А.Н., Мамонова М. В., Прудников В. В. Адгезия металлов и полупроводников в рамках диэлектрического формализма. Физика твердого тела, 1997, т.39, N6, с.964−967.
- Вакилов А.Н., Прудников В. В. К расчету адгезии металлов и диэлектриков. Физика металлов и металловедение, 1991, в.8, с. 11−20.
- Волоцкий С. С Аутогезия и адгезия высокомолекулярных полимеров. М: Ростехиз-дат, 1960, 244 с.
- Глауберман JI. Е. Теория поверхностного натяжения металлов. ЖФХ, 1949, т. 23, N2, с. 115−123.
- Гомбаш П. Статистическая теория атома. М.: ИЛ, 1951. 398 с.
- Груверман C. JL, Сухман A.A. Влияние высокотемпературных полиморфных переходов на поверхностную энергию кристаллических РЗМ.- Поверхность, 1990, N12, с.123−129.
- Гуль В.Е., Бахрушина JI.A, Дворецкая Н. М Высокомолекулярные соединения. 1976, т. А18, N1, с. 122−126.
- Дзялошинский И.Е., Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Успехи физ.наук, 1961, т.73, вЗ, с. 381.
- Дерягин Б .В., Чураев Н. В., Муллер В. М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1977. 240 с.
- Дерягин Б .В., Кротова Н. А., Смилга В. П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1976.
- Дэвисон С., Левин Дж. Поверхностные (таммовские) состояния. М: Мир, 1973.
- Жураковский Е.А., Немченко В. Ф. Кинетические свойства и электронная структура фаз внедрения. Киев: Наукова думка, 1989, 304 с.
- Задумкин С. Н. К статистической электронной теории межфазной поверхностной энергии металлов на границе металл-расплав. ФММ, 1962, т. 13, N1, с. 24−32.
- Задумкин С. Н. Новый вариант статистической электронной теории поверхностного натяжения металлов.- ФММ, 1961, т. II, N3, с. 331- 346.
- Задумкин С. Н. Современные теории поверхностной энергии чистых металлов. В кн.'Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик, 1965, с. 12−29.
- Зимон А. Д. Адгезия пленок и покрытий. М.: Наука, 1977. 240 с.
- Кацнельсон A.A., Степанюк B.C., Фарберович О. В., Сас А. Электронная теория конденсированных сред. М- Изд-во МГУ, 1990, 240 с.
- Киржниц Д. А. Квантовые поправки к уравнению Томаса-Ферми. ЖЭТФ, 1957, т. 32, с. 115−123.
- Киржниц Д. А., Лозовик Ю. Е., Шпатаковская Г. В. Статистическая модель вещества, — УФН, 1975, т. 117, N1, с. 3−47.
- Киттель Ч. Квантовая теория твердых тел.- М.- Наука, 1967, 111 с.
- Кобелев А. В., Кобелева Р. М., Ухов В. Ф. Об электронном распределении вблизи контакта двух различных миталлов. ДАН СССР, 1978, т. 243, N3, с. 692−695.
- Кобелева Р. М., Розенталь О. М., Кобелев А. В. К теории электронной составляющей и силы взаимодействия металлических тел. Колл. ж., 1977, т. 39, N2, с. 295−301.
- Кобелева Р. М., Розенталь О. М., Кобелев А. В. Расчет характеристик электронного распределения поверхности металла в сильном электрическом поле. ФММ, 1974, т.38, N3, с. 640−643.
- Кобелева Р.М., Гельчинский Б. Р., Ухов В. Ф. К теории адгезии двух металлических поверхностей, — ФММ, 1979, 48, Вып.2, с.251−259.
- Кобелева Р. М., Гельчинский Б. Р., Ухов В. Ф. К расчету поверхностной энергии металлов в модели дискретного положительного заряда. ФММ, 1978, т. 45, N1, с. 25−32.
- Кобелева Р. М., Кобелев А. В., Куземе В. Е., Партенский М. Б., Розенталь О. М. Расчет электронного распределения вблизи границы металла с диэлектрической средой.-ФММ, 1976, т. 41, N3, с. 493−498.
- Компанеец А. С., Павловский Е. С. Уравнение самосогласованного поля в атоме. -ЖЭТФ, 1956, т. 31, N3, с. 427−438.
- Свойства, получение и применение тугоплавких соединений. Справочник./ Под ред. Т. Я. Косолаповой. М.: Металлургия, 1986.
- Краснов Ю.Н. и др. Методы испытания и оценки материалов для подшипников скольжения. М: Наука, 1972, с.137−139.
- Лаврентьев М.А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного. -М.:Наука, 1973, с. 89.
- Мамонова М.В., Р.В.Потерин, Прудников В. В. Расчет поверхностной энергии металлов в рамках модели обобщенного псевдопотенциала Хейне-Абаренкова. Вестник• Омского университета, 1996, N 1, с.41−43.
- Мамонова М.В., Потерин Р. В., Прудников В. В. Расчет адгезионных характеристик металлов в модели обобщенного потенциала Хейне-Абаренкова. Вестник Омского университета, 1996, N2, с.44−46.
- Мамонова М.В., Р.В.Потерин, Прудников В. В. Расчет адгезионных характеристик металлов в модели обобщенного псевдопотенциала Хейне-Абаренкова. ФММ, 1998, т.86, вып.1, с.5−14.
- Мамонова М.В., Прудников В. В. Разработка методики расчета работы выхода металлов в рамках метода функционала плотности. Физика металлов и металловедение, 1998, т.86, вып.2 с.33−39.
- Мамонова М.В., Прудников В. В. Расчет работы выхода металлов в рамках метода функционала плотности. Вестник Омского университета, 1998, N 1(7), с.22−26.
- Марч Н., Паринелло М. Коллективные эффекты в твердых телах и жидкостях. М.: Мир, 1986, с. 30.
- Неволин В.К., Фазылов Ф. Р., Шермергор Т. Д. Энергия адгезии металлов и полупроводников. Поверхность, 1983, т.1, с.79−83.
- Пааш Г., Хитшольд М. Поверхности твердых тел. В сб. Достижения электронной теории металлов, под ред. П. Цише, Г. Лемана. М.-Мир, 1987. т.2, с. 466−540.
- Пайнс Д., Нозьер Ф. Теория квантовых жидкостей. М.:Мир, 1967, 384с.
- Партенский М. Б., Смородинский Я. Г. Проникновение электрического поля в металл и его влияние на величину поверхностного барьера. ФТТ, 1974, т. 16, N3, с. 644−647.
- Партенский М. Б. Самосогласованная электронная теория металлической поверхности, — УФН, 1979, т. 128, N1, с. 69−106- УФН, 1979, т. 129, N3, с. 590.
- Партенский М. Б., Кузема В. Е., Попов Э. И. Поверхностный барьер на границе металл-вакуум во внешнем электрическом поле. ФММ, 1976, т. 41, N2, с. 279−283.
- Партенский М. Б., Куземе В. Е. К самосогласованной теории энергетического барьера на границе металла с диэлектрической средой. ФТТ, 1979, т. 21, N9, с. 23 422 844.
- Платцман Ф., Вольф П. Волны и взаимодействия в плазме твердого тела. М.:Мир, 1975, 440с.
- Разработка методов расчета адгезионной составляющей сил трения.: Отчет о НИР (заключ.) ОмГУ. Рук-ль: В. В. Прудников. N ГР 01.930 009 970- N 2 940 001 313. Омск, 1993.
- Самойлович А. Г. Электронная теория поверхностного натяжения металлов. -ЖЭТФ, 1946, т. 16, N2, с. 135−150.
- Семенченко В. К. Поверхностные явления в металлах и сплавах. М.: ГНТТЛ, 1957, 491 с.
- Соколов А. А., Лоскутов Ю. М., Тернов И. М. Квантовая механика. М.: Просвещение, с.440−446, 1965. 638 с.
- Спитковский И. М. К теории поверхностного натяжения металлов. ЖФХ, 1950, т. 24, N9, с. 1090−1093.
- Углов А. А., Анищенко Л. Н., Кузнецов С. Е. Адгезионная способность пленок. М.: Радио и связь, 1987, 104 с.
- Ухов В. Ф., Кобелева Р. М. Изменение поверхностной энергии металла в зависимости от величины диэлектрической проницаемости граничащей среды. В кн.: Вопросы физики формообразования и фазовых превращений. Калинин: КГУ, 1979, с. 34−40.
- Ухов В. Ф., Кобелева Р. М. Электронная составляющая поверхностной энергии металлов во внешнем электрическом поле. Свердловск, 1978. Рукопись деп. в ВИНИТИ, N495−78. Деп.
- Ухов В.Ф., Кобелева P.M., Дедков Г. В., Темроков А. И. Электронностатистическая теория металлов и ионных кристаллов. М.:Наука, 1982
- Фейгин В. А., Замирякин. Л. К., Калинин В. М. Поверхностная энергия и распределение электронов во внешнем электрическом поле. В кн.: Физическая химия границ раздела контактирующих фаз. Киев: Наукова думка, 1976, с. 38−42.
- Физические величины: Справочник./ Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мелихова.-М.:Энергоатомиздат, 1991.
- Френкель Я. И. Введение в теорию металлов. М.- Л.: ГИТТЛ, 1948. 291 с.
- Хейне П., Коэн М., Уэйр Д. Теория псевдопотенциала. М-Мир, 1973, 557 с.
- Хоконов X. Б. Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фаз. Кишенев:"Штиинца", 1974. 190 с.
- Эварестов Р.А. Квантовохимические методы в теории твердого тела. JI- Изд-во Ленингр. ун-та., 1982.
- Ястребов Л.И., Кацнельсон А. А. Псевдопотенциальная теория кристаллических структур. М- Изд-во МГУ, 1981.
- Brown R.C., March N.H. Phys. Reports С, 1976, v.24, N2, p.77.
- Budd H. F., Vannimenus J. Surface forces and jellium model. Phys. Rev. Lett., 1973, vol.31, N 19, p. 1218−1221.
- Deloy R., Prigogine I. Tensiion auperficielle at adsorption. Liege, 1951.
- R. M. Dreizler, Eberhard K.U. Gross Density functional theory: an approach to the quantum many-body problem.- Berlin- Springer, 1990.
- Ferrante J., Smith J. R. A theory ot adhesion at a bimetallic interface: Overlap effects.-Surface Sci., 1973, vol. 38, N I, p. 77−92.
- Ferrante J., Smith J. R. Local and nonlocal contributions to adhesive energies at metallic interface.- Solid State Communs, 1977, vol. 23, N 8, p. 527−529.
- Ferrante J., Smith J.R. Theory of metallic adhesion. Phys. Rev., 1979, vol. 1319, N 8, p. 3911−3920.
- Frenkel I. On the surface electric double-layer of solid and liquid bodies. Phil. Mag., 1917, vol. 33, N 196, p. 297−322.
- Gaskell T. The collective treatment of a Fermigas. Proc. Phys. Soc, 1961, vol. 77, N 6, p.1182−1192- The collective treatment of many-body systems.- Proc. Phys. Soc., 1962, vol. 80, N 5, p. 1091−1100."
- Gell- Mann M., Brueckner R. Correlation energy of an electron gas of high density. -Phys.Rev., 1957, vol. 106, p. 364−368.
- Hubbard J. The correlation energy of a free-electron gas.- Proc.Roy.Soc., 1958, A243, N1234, p.336−352.
- Heinrichs J., Kumar N. Exact result for bimetallic interfaces.- Phys. Rev., 1975, vol. B12, N 14, p. 802−810- Force between metallic films at small separation.-Solid Stat. Communs, 1976, vol. 18, N 8, p. 961−963."
- Herman F., Van Dyke John P., Ortenburger I. Improved statistical exchange approximation for inhomogeneus many-electron systems. Phys. Rev. Lett., 1969, vol. 22, N 16, p. 807−811.
- Hietschold M., Paasch G., Bartos I. Adiabatic variational calculation of the lattice relaxation at metal surfaces. Phys. Status solidi (b), 1980, vol. 101, N 2, p. 239−252.
- Hietschold M., Paasch G., Ziesche P. Surface energies of simple metals (11). Phys. status solidi (b), 1975, vol. 70, N 2, p. 653−662.
- Hirabayashi K. Dielectric theory of the barrier height at metal-simiconductor and metal-insulator interfaces. Phys. Rev., 1971, vol. B3, N 12, p. 4023−4025.
- Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous electron gas. Phys. Rev., 1964, vol. 136, N 3B, P. B864-B871.
- Hubbard J. The description of collective motions in terms of many-bodi perturbation theory.- Proc. Roy. Soc. London, 1957, vol. A243, N 1234. p. 336−352.
- Jona F. LEED crystallography.- J.Phys.C: Solid State Phys., 1978, 11, N21, p.4271−4306.
- Jones R.O., Gunnarsson 0. The density functional formalism, its applications and prospects. Reviews of Modern Physics, 1989, 61, N3, p. 689−746.
- Kobelev A. V., Kobeleva R. M., Ukhov V. F. Oil the adhesion theory for two metallic surfaces.- Phys. status solidi (b), 1979, vol. 96, N I, p. 169- 1711.
- Kohn W., Sham L. J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects.-Phys. Rev., 1965, vol. 140, N 4A, p. A1133-A1138.
- Lang N. D., Kohn W. Theory of metal surfaces: Charge density and surface energy. -Phys.Rev., 1970, vol. Bl, N 12, p. 4555−4508.
- Lang N. D. The density-functional formalism and the electronic structure of metal surfaces.- Solid State Phys., 1973, vol. 28, N 4, p. 225−300.
- Langreth D.C., Mehl M.J. Easily implementable nonlocal exchange-correlation energy functional.- Phys.Rev.Lett., 1981, 47, N6, p.446−450.
- Lundqvist S. Electrons at metal surfaces. In: Surface Science. Vienna-Intern. Atom. Energy Agency, 1975, p. 331−392.
- Ma C.Q., Sahni V. Study of the density gradient expansion for the kinetic energy. -Phys.Rev., 1977, B16, N10, p.4249−4255.
- Mehrotre R., Pant M. M., Das M. P. Electronic structure and adhesive energies at bimetallic interfaces.- Solid State Communs, 1976, vol. 10, N 2, p. 199−201.
- Monnier R., Perdew J. P. Surfaces of real metals by the variational self-consistent method.-Phys. Rev., 1978, vol. B17, N 6, p. 2595−2611.
- Nozieres P., Pines D. Correlation energy of a free electron gas. Phys. Rev., 1958, vol. Ill, N 2, p. 442−454.
- Paasch G., Eschrig H., John W. Work function and surface structure of simple metals.-Phys.status solidi (b), 1972, vol. 51, N I, p. 283−293.
- Paasch G., Hietschld M. A lauer summation for electrostatic surface problems. Phys. status solidi (b), 1977, vol. 83, N I, p. 209−222.
- Perdew J. P., Langreth D. C., Sahni V. Corrections to the local density approximation: Gradient expansion versus wavevector analysis for the metallic surface problem.-Phys. Rev. Lett., 1977, vol. 38, N 18, p. 1030−1033.
- Perdew J. P., Monnier R. Physics of lattics of relaxation at aluminium surfaces.- J. Phys. F: Metal Phys., 1980, vol. 10, N II, p. L287- L201.
- Perdew J. P., Monnier R. Surface energy of simple metals: self-consistent inclusion ot the ion potential.- Pnys.Rev.Lett., 1976, vol.37, N19, p.1286−1289.
- Peuckert V. J. Phys., 1976, C9, p. 809.
- Singwi K.S., Sjolander A., Tosi M.P., Land R.H. Electron correlations at metallic densities.-Phys.Rev., 1970, Bl, N3, p.1044−1053.
- Schulte F.K. Z. Phys., 1977, B27, p. 303.
- Smith J. R. Beyond the local-density approximation: Surface properties of (110) W.-Phys. Rev. Lett., 1970, vol. 25, N 15, p. 1023−1025.
- Smith J. R. Self-consistent theory of electron work functions and surface potential characteristics for selected metals. Phys. Rev., 1969, vol. 181, N 2, p. 522−529.
- Smith J.H., Ferrante J. Bimetallic adhesive force at small separation. Solid State Communs, 1977, vol. 21, N 12, p. 1059−1060.
- Smoluchowski R. Anisotropy of the electron work function of metals. Phys. Rev., 1941, vol.60, p. 661−674.
- Stefanou N., Braspenning P.J., Zeller R., Dederichs P.H. Phys. Rev., 1987, V, B36, N12, p. 6372.
- Swingler J. N., Inkson J. C. An exact result for bimetallic interface energies.- Solid State Communs, 1977, vol. 24, N 4, p. 305−307.
- TejedorC., Flores F. On the electronic potential and ionic relaxation at the metal surface.-Solid. State Communs, 1975, vol. 17, N 8, p. 995−998.
- Theophilou A. K., Modinos A. Metallic field effect and its consequences in field emission field ionisation and the capacitance of a capasitor.- Phys. Rev., 1972, vol. B6, N 3, p. 801−812.
- Vannimenus J., Budd H. Stlf-consistent calculation ot the forces between two metal: Half spaces.- Solid State Communs, 1975, vol. 17, N 10, p. 1291−1297.
- Vasiliev B.V., Kaganov M.I., Lyuboshitz V. L. Conduction electron state and electronic work function in a metal. Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1994, 164, p.375−379
- Vashishta P., Singwi K.S. Electron correlations at metallic densities. Phys.Rev., 1972, B6, N3, p.875−887.
- Weizsacker 0. F. Zur Theorie der Kernmassen.- Ztschr. Phys., 1935, Bd. 96, N 7, S. 431−458.
- Wieborg E., Inglesfield J.E. Solid State Comm, 1975, V.16, p.335.
- Wigner E. P. On the interaction of Electrons in Metals. Phys. Rev., 1934, vol. 46, N 11, p.1002−1011.
- Wigner E., Seitz F. On the Constitution of metallic sodium.- Phys. Rev., 1933, vol. 43, p.804−810, N 10.
- Zeller R., Dentz J., Dederichs P.H. Solid State Comm., 1982, vol. 44, N5, p.993.