[发明专利]原子尺度应变计算方法和原子尺度应变计算装置

说明书

一种原子尺度应变计算方法和一种原子尺度应变计算装置，所述原子尺度应变计算方法包括：提供分析对象的电镜照片；定位待分析区域内各原子位置；根据晶体结构特征，将原子划分为不同的特征层；对不同特征层内原子分别进行应变计算。所述原子尺度应变计算方法能够适用于各种晶格结构，提高应变计算的准确性。

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种原子尺度应变计算方法和原子尺度应 变计算装置。

背景技术

目前的市面上原子尺度的应变计算方法有两个：PPA(peak pair algorithm) 和GPA(geometric phase analysis)。

PPA主要应用在了半导体材料的应变计算中，这些材料普遍都是立方结构， 对称性较高。但是经过测试发现，PPA没有办法用在密排六方等复杂的、晶体结 构对称性比较低的材料中。GPA作为一种倒易空间的应变计算方法，克服了PPA 在晶体结构方面的限制，所以应用更为广泛，在各种金属和非金属材料中均有 应用，但是该方法存在界面处应变计算存在本征误差的问题，导致在缺陷处无 法得到正确结果。

因此，如何准确进行不同晶体结构的晶体应变计算，是目前亟待解决的问 题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种原子尺度应变计算方法和原子尺 寸应变装置，能够用于各种晶格结构的应变计算，提高应变计算的准确性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种原子尺度应变计算方法，包括：提 供分析对象的电镜照片；定位待分析区域内各原子位置；根据晶体结构特征， 将原子划分为不同的特征层；对不同特征层内原子分别进行应变计算。

可选的，定位待分析区域内的个原子位置之前，还包括：对所述电镜照片 进行预处理，获得清晰且具有高衬度的原子像。

可选的，将原子划分为不同的特征层的方法包括：根据晶格结构的特征， 选择至少一种重复晶胞基本单元，以所述重复晶胞基本单元内任一原子与相邻 原子之间的距离作为所述重复晶胞基本单元的特征距离；自所述重复晶胞基本 单元内任一原子开始，根据所述特征距离进行原子搜索，获得所有与该重复晶 胞基本单元对应的周围环境相同的原子。

可选的，对不同特征层内原子分别进行应变计算的方法包括：对不同特征 层内原子，分别确定原子对以及参考区域内原子对的基本矢量，所述参考区域 为没有发生晶格畸变的区域；获取待分析原子对内原子位置；根据所述基本矢 量以及发生畸变后的原子位置获得待分析原子对内各原子的偏移矢量；根据所 述偏移矢量计算待分析原子对内中心原子的应变张量；对不同特征层内每个原 子进行应变计算，得到全场应变量。

可选的，所述确定原子对的方法包括：将中心原子以及该中心原子沿着基 本矢量方向上的最邻近的两个以上原子作为原子对。

可选的，还包括：对应变计算结果进行修正，得到连续应变场。

本发明的技术方案还提供一种原子尺度应变计算装置，包括：存储器和至 少一个处理器；所述存储器用于存储计算机可读指令；所述至少一个处理器用 于执行所述存储器中的所述计算机可读指令从而执行以下操作：获取分析对象 的电镜照片；定位待分析区域内各原子位置；根据晶体结构特征，将原子划分 为不同的特征层；对不同的特征层内的原子分别进行应变计算。

可选的，所述处理器还用于在定位待分析区域内各原子位置之前，对所述 电镜照片进行预处理，获得清晰且具有高衬度的原子像。

可选的，将原子划分为不同的特征层的方法包括：根据晶格结构的特征， 选择至少一种重复晶胞基本单元，以所述重复晶胞基本单元内任一原子与相邻 原子之间的距离作为所述重复晶胞基本单元的特征距离；自所述重复晶胞基本 单元内任一原子开始，根据所述特征距离进行原子搜索，获得所有与该重复晶 胞基本单元对应的周围环境相同的原子。