[發明專利]原子尺度應變計算方法和原子尺度應變計算裝置

有效

• 申請號: 201910793669.3
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110487225B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 陳勁松;翟煜;劉悅;范同祥
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B15/06
• 分類號: G01B15/06
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 董琳

一種原子尺度應變計算方法和一種原子尺度應變計算裝置，所述原子尺度應變計算方法包括：提供分析對象的電鏡照片；定位待分析區域內各原子位置；根據晶體結構特征，將原子劃分為不同的特征層；對不同特征層內原子分別進行應變計算。所述原子尺度應變計算方法能夠適用于各種晶格結構，提高應變計算的準確性。

技術領域

本發明涉及材料領域，尤其涉及一種原子尺度應變計算方法和原子尺度應 變計算裝置。

背景技術

目前的市面上原子尺度的應變計算方法有兩個：PPA(peak pair algorithm) 和GPA(geometric phase analysis)。

PPA主要應用在了半導體材料的應變計算中，這些材料普遍都是立方結構， 對稱性較高。但是經過測試發現，PPA沒有辦法用在密排六方等復雜的、晶體結 構對稱性比較低的材料中。GPA作為一種倒易空間的應變計算方法，克服了PPA 在晶體結構方面的限制，所以應用更為廣泛，在各種金屬和非金屬材料中均有 應用，但是該方法存在界面處應變計算存在本征誤差的問題，導致在缺陷處無 法得到正確結果。

因此，如何準確進行不同晶體結構的晶體應變計算，是目前亟待解決的問 題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種原子尺度應變計算方法和原子尺 寸應變裝置，能夠用于各種晶格結構的應變計算，提高應變計算的準確性。

為了解決上述問題，本發明提供了一種原子尺度應變計算方法，包括：提 供分析對象的電鏡照片；定位待分析區域內各原子位置；根據晶體結構特征， 將原子劃分為不同的特征層；對不同特征層內原子分別進行應變計算。

可選的，定位待分析區域內的個原子位置之前，還包括：對所述電鏡照片 進行預處理，獲得清晰且具有高襯度的原子像。

可選的，將原子劃分為不同的特征層的方法包括：根據晶格結構的特征， 選擇至少一種重復晶胞基本單元，以所述重復晶胞基本單元內任一原子與相鄰 原子之間的距離作為所述重復晶胞基本單元的特征距離；自所述重復晶胞基本 單元內任一原子開始，根據所述特征距離進行原子搜索，獲得所有與該重復晶 胞基本單元對應的周圍環境相同的原子。

可選的，對不同特征層內原子分別進行應變計算的方法包括：對不同特征 層內原子，分別確定原子對以及參考區域內原子對的基本矢量，所述參考區域 為沒有發生晶格畸變的區域；獲取待分析原子對內原子位置；根據所述基本矢 量以及發生畸變后的原子位置獲得待分析原子對內各原子的偏移矢量；根據所 述偏移矢量計算待分析原子對內中心原子的應變張量；對不同特征層內每個原 子進行應變計算，得到全場應變量。

可選的，所述確定原子對的方法包括：將中心原子以及該中心原子沿著基 本矢量方向上的最鄰近的兩個以上原子作為原子對。

可選的，還包括：對應變計算結果進行修正，得到連續應變場。

本發明的技術方案還提供一種原子尺度應變計算裝置，包括：存儲器和至 少一個處理器；所述存儲器用于存儲計算機可讀指令；所述至少一個處理器用 于執行所述存儲器中的所述計算機可讀指令從而執行以下操作：獲取分析對象 的電鏡照片；定位待分析區域內各原子位置；根據晶體結構特征，將原子劃分 為不同的特征層；對不同的特征層內的原子分別進行應變計算。

可選的，所述處理器還用于在定位待分析區域內各原子位置之前，對所述 電鏡照片進行預處理，獲得清晰且具有高襯度的原子像。

可選的，將原子劃分為不同的特征層的方法包括：根據晶格結構的特征， 選擇至少一種重復晶胞基本單元，以所述重復晶胞基本單元內任一原子與相鄰 原子之間的距離作為所述重復晶胞基本單元的特征距離；自所述重復晶胞基本 單元內任一原子開始，根據所述特征距離進行原子搜索，獲得所有與該重復晶 胞基本單元對應的周圍環境相同的原子。