Теоретичні дослідження пружних, теплових та ультразвукових властивостей наноструктурованих шарів HfN на MgO (001)

Abstract

У цьому дослідженні для обчислення пружних, механічних і теплофізичних властивостей наноструктурованих матеріалів HfN/MgO (001) в діапазоні температур від 50 до 300 К використано коефіцієнти пружності вищого порядку. Два важливі фактори, які враховуються при обчисленні постійних пружності другого та третього порядку в діапазоні температур від 50 К до 300 К, це відстань найближчого сусіда та параметр твердості. Оцінено термічні та механічні характеристики наноструктурного шару HfN/MgO (001). Аналітичні результати пружних констант другого порядку використано для визначення модуля Юнга, теплопровідності, анізотропії Зенера, об’ємного модуля, густини теплової енергії, модуля зсуву та коефіцієнта Пуассона. Крім того, середня швидкість за Дебаєм, твердість, температура плавлення та ультразвукові параметри Грюнайзена (UGP) були оцінені залежно від температури. Співвідношення руйнування / в’язкість (B/G) у цьому дослідженні перевищує 1,75, що вказує на те, що наноструктурований шар HfN/MgO (001) є пластичним у цьому діапазоні температур. Вибрані матеріали повністю задовольняють критерію механічної стійкості Борна. Було оцінено, скільки часу займає термічна релаксація, як термопружна релаксація послаблює ультразвукові хвилі та як процеси фонон-фононної взаємодії послаблюють ультразвукові хвилі в цьому середовищі. Результати досліджень та інші добре відомі фізичні характеристики корисні для комерційного застосування.