एंटी-फेज़ डोमेन

एंटी-फेज़ डोमेन (एपीडी) एक प्रकार का प्लानर क्रिस्टलोग्राफिक फॉल्ट है जिसमें क्रिस्टल के एक क्षेत्र के भीतर परमाणुओं को क्रिस्टल प्रणाली के विपरीत क्रम में कॉन्फ़िगर किया जाता है। संपूर्ण एपीडी के समय, परमाणु उन साइटों पर बैठते हैं जो सामान्यतः अलग प्रजाति के परमाणुओं के माध्यम से कब्जा कर ली जाती हैं। उदाहरण के लिए, एक आदेशित AB मिश्रधातु में, यदि A परमाणु सामान्यतः एक B परमाणु के माध्यम से कब्जा कर लिया जाता है, तो एक प्रकार का क्रिस्टलोग्राफिक बिंदु फॉल्ट होता है जिसे एंटीसाइट फॉल्ट कहा जाता है। यदि क्रिस्टल के पूरे क्षेत्र का अनुवाद इस प्रकार किया जाता है कि परमाणुओं के तल के क्षेत्र में प्रत्येक परमाणु अपने एंटीसाइट पर बैठता है, तो एक एंटीफेज डोमेन बनता है। दूसरे शब्दों में, एपीडी एक मूल क्रिस्टल संरचना के एंटीसाइट फॉल्टों से बना क्षेत्र है। इस डोमेन के दोनों तरफ, जाली अभी भी सही है, और डोमेन की सीमाओं को एंटी-फेज़ सीमाओं के रूप में संदर्भित किया जाता है। महत्वपूर्ण रूप से, एंटी-फेज़ सीमा के दोनों ओर क्रिस्टल प्रतिबिंब (क्रिस्टल व्युत्क्रम) या व्युत्क्रम (व्युत्क्रम डोमेन) के अतिरिक्त अनुवाद से संबंधित होते हैं।

तंत्र

ये तलीय फॉल्ट स्टैकिंग भ्रंश के समान हैं क्योंकि वे अधिकांशतः परमाणु विमानों के खिसकने और विस्थापन गति के माध्यम से बनाए जाते हैं, किन्तु अनुवाद की डिग्री भिन्न होती है। स्टैकिंग फॉल्ट में, स्टैकिंग बेमेल का क्षेत्र दो आंशिक अव्यवस्थाओं से घिरा होता है, और आंशिक अव्यवस्था बनती है। एंटी-फेज़ डोमेन के लिए जो एकमात्र रासायनिक विकार प्रदर्शित करते हैं, यह क्षेत्र दो जटिल स्टैकिंग फॉल्टों से घिरा है, जो स्टैकिंग और रासायनिक विकार दोनों को प्रदर्शित करता है।इस प्रकार, क्रिस्टल के क्रम को पूरी प्रकार से बहाल करने में 4 आंशिक विस्थापन लगते हैं। इन्हें नीचे चित्र 1 और 2 में देखा जा सकता है। इन क्षेत्रों की चौड़ाई समान-हस्ताक्षरित आंशिक अव्यवस्थाओं के प्रतिकर्षण और क्षेत्रों की सतह ऊर्जा के बीच बल संतुलन के माध्यम से निर्धारित की जाती है। जैसे-जैसे चरण-विरोधी सीमा सतह ऊर्जा बढ़ती है, क्षतिपूर्ति करने के लिए आंशिक अव्यवस्थाओं के बीच अलगाव की डिग्री कम हो जाती है।

चित्र 1: यह आंकड़ा Ni3Al क्रिस्टल में परमाणुओं की दो परतों को दर्शाता है, बाइनरी मिश्र धातु जो अधिकांशतः एंटी-फेज सीमाओं को प्रदर्शित करता है। विज़ुअलाइज़ेशन उद्देश्यों के लिए, नीचे की परत में परमाणुओं को ऊपर की परत से बड़ा दिखाया गया है, वास्तव में ऐसा नहीं है। शीर्ष परत के अनुवाद को दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है, जो छोटे तीरों 1 और 2 के माध्यम से दर्शाया गया है। (b) शॉर्ट वेक्टर 1 के माध्यम से शीर्ष परत के आंशिक फिसलने से जटिल स्टैकिंग फॉल्ट का निर्माण होता है। (c) इकाई जाली अनुवाद (1 + 2) के माध्यम से दिए गए अनुवाद परिमाण के साथ शीर्ष परत की पूरी फिसलन, जिसके परिणामस्वरूप एक विरोधी चरण सीमा का निर्माण होता है। यदि शीर्ष तल दो पूर्ण जाली रिक्ति (1, 2, 3, और 4) से फिसल जाता है, तो एक सुपरडिस्लोकेशन बनता है, और यह सही क्रिस्टल संरचना को बहाल करने के लिए आवश्यक है। यह अपेक्षा की जाती है कि यह सुपरडिस्लोकेशन, जिसमें दो पूर्ण जाली अनुवाद सम्मलित हैं, प्रत्येक पक्ष में दो के साथ चार अलग-अलग आंशिक अव्यवस्थाओं में अलग हो जाते हैं।

चित्र 2: चार आंशिक अव्यवस्थाओं (1,2,3,4) के माध्यम से बनाई गई एंटी-फेज़ सीमा, जो जटिल स्टैकिंग फॉल्टों से घिरी हुई है। इन छायांकित क्षेत्रों के बाहर, क्रिस्टल एकाएक सही है।

आदेश सुदृढ़ीकरण

आदेशित अवक्षेपों के साथ अव्यवस्थाओं की परस्पर क्रिया से लाए गए आदेश को मजबूत करना, एंटी-फेज सीमाओं का निर्माण करना, क्योंकि अव्यवस्थाएं पूरे क्रिस्टल में चलती हैं, ताकत और रेंगने के प्रतिरोध में महत्वपूर्ण वृद्धि हो सकती है। इस कारण से, टर्बाइन ब्लेड में उपयोग किए जाने वाले उच्च-तापमान क्रीप-प्रतिरोधी सुपर-मिश्र धातु के लिए ऑर्डर सुदृढ़ीकरण का अधिकांशतः उपयोग किया जाता है।

एंटी-फेज़ डोमेन उनके रासायनिक विकार के कारण सही जाली की समानता में उनके साथ एक सतह ऊर्जा दंड ले जाते हैं, और इन सीमाओं की उपस्थिति पूरे क्रिस्टल में अव्यवस्था की गति को बाधित करती है, जिससे कतरनी तनाव के अनुसार ताकत बढ़ जाती है। नीचे दिया गया चित्र 3 एक आदेशित कण के माध्यम से फैलने वाली बढ़त अव्यवस्था की प्रक्रिया को दर्शाता है। चूंकि अव्यवस्था पूरे कण में चलती है, जाली विमानों को उनके संतुलन विन्यास से विस्थापित किया जाता है, और ए-ए बांड और बी-B बांड पूरे स्लिप विमान में बनते हैं। यह संतुलन ए-B बॉन्डिंग कॉन्फ़िगरेशन की समानता में एक उच्च ऊर्जा स्थिति बनाता है, और ऊर्जा में परिवर्तन को विरोधी चरण सीमा ऊर्जा (एपीबीई) कहा जाता है। यह वर्षा के सख्त होने से निर्मित मजबूती की डिग्री को बढ़ा सकता है, जिससे इसे काटना अधिक कठिन हो जाता है, और इसके अतिरिक्त अवक्षेप के चारों ओर ओरोवन के झुकने की संभावना बढ़ जाती है।

चित्र 3: एक आदेशित अवक्षेप के माध्यम से किनारे की अव्यवस्था की प्रक्रिया। (ए) में, पूरी प्रकार से आदेशित कण दिखाया गया है। (बी) में, अव्यवस्था कण के भाग के माध्यम से चली गई है। (सी) में, अव्यवस्था अवक्षेप से बाहर निकलती है, जिससे सतह क्षेत्र में वृद्धि और उच्च-ऊर्जा संबंध विन्यास से सतह ऊर्जा में वृद्धि होती है।

आदेश सुदृढ़ीकरण को अधिकांशतः प्रतिकारक अव्यवस्था ऊर्जा (जीबी) के लिए आकर्षक विरोधी चरण सीमा ऊर्जा (एपीबीई) के अनुपात की विशेषता होती है: $\epsilon _{ord}={\frac {APBE}{Gb}}$. आदेश सुदृढ़ीकरण की डिग्री इस अनुपात पर निर्भर करती है और क्या मिश्र धातु वर्षा के प्रारंभिक या बाद के चरणों में है। कब $\epsilon _{ord}$ कम है, अनुगामी अव्यवस्था प्रमुख अव्यवस्थाओं से बहुत पीछे चली जाती है, जिससे चित्र 4ए में देखे गए अवक्षेपों की अलग-अलग कटाई हो जाती है। वैकल्पिक रूप से, कब $\epsilon _{ord}$उच्च है, अनुगामी अव्यवस्था प्रमुख अव्यवस्था के पीछे पीछे चलती है, जिससे सामान्य कटिंग होती है जैसा कि चित्र 4B में देखा गया है। वर्षण के प्रारंभिक चरणों के समय, कतरनी तनाव में वृद्धि को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

$\tau _{ord}\approx 0.7G(\epsilon _{ord})^{3/2}({\frac {fr}{b}})^{1/2}$ कम के लिए $\epsilon _{ord}$ या

$\tau _{ord}\approx 0.7G[(\epsilon _{ord})^{3/2}({\frac {fr}{b}})^{1/2}-0.7\epsilon _{ord}f]$ उच्च के लिए $\epsilon _{ord}$ जहाँ G कतरनी मापांक है, f अवक्षेप का आयतन अंश है, r अवक्षेप की त्रिज्या है, और b अव्यवस्था का बर्गर वेक्टर है।

वर्षा के बाद के चरणों में, समान भाव हैं:

$\tau _{ord}\approx 0.44G(\epsilon _{ord})f^{1/2}$ कम के लिए $\epsilon _{ord}$ या

$\tau _{ord}\approx 0.44G(\epsilon _{ord})[f^{1/2}-0.92f]$ उच्च के लिए $\epsilon _{ord}$.

चित्र 4: अवक्षेप के चारों ओर अव्यवस्था गति होती है।

साहित्य से उदाहरण

उलटा डोमेन और एंटी-फेज़ डोमेन के बीच भ्रम आम है, यहां तक ​​कि प्रकाशित साहित्य में भी, और विशेष रूप से सिलिकॉन पर उगाए गए गालियम आर्सेनाइड के स्थितियों में। (सिलिकॉन पर GaN में इसी प्रकार के फॉल्ट बनते हैं, जहां उन्हें उलटा डोमेन के रूप में सही ढंग से पहचाना जाता है)। एक उदाहरण नीचे चित्र में दिखाया गया है।

चित्रा 4. सी पर गालियम आर्सेनाइडमें एक उलटा डोमेन दिखाते हुए हाइलाइट किया गया क्षेत्र, जिसे गलत विधियां से एक एंटी-फेज़ डोमेन कहा जाता है।

छायांकित क्षेत्र, B, एपीडी का एक उदाहरण है। चित्र में, गालियम आर्सेनाइड को Si की गलत दिशा वाली सतह पर उगाया जाता है (विवरण की चर्चा यहां नहीं की गई है)। गलत अभिविन्यास क्रिस्टल मैट्रिक्स की समानता में क्षेत्र B में गालियम और गालियम परमाणुओं को विपरीत साइटों पर होने का कारण बनता है। एपीडी की उपस्थिति का परिणाम गालियम साइटों 1, 1', 2, 2', 3, 3' में होता है, जो APD में APB बनाने के लिए गालियम परमाणुओं से बंधा होता है।

मिश्रित ऑक्सीकरण राज्य सामग्री जैसे मैग्नेटाइट, एंटी-फेज़ डोमेन और एंटी-फेज़ डोमेन सीमाएँ चार्ज-ऑर्डरिंग के परिणामस्वरूप हो सकती हैं, के होने पर भी परमाणु स्थानों में कोई परिवर्तन न हो। उदाहरण के लिए, पुनर्निर्मित मैग्नेटाइट (100) सतह में वैकल्पिक Fe^II होता है जोड़े और Fe^III पहली उपसतह परत में जोड़े।दो उपसतह Fe होने पर एक एंटी-फेज़ डोमेन सीमा बन सकती है^II जोड़े तब मिलते हैं जब दो छतें एक साथ बढ़ती हैं।