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晶体材料中存在大量的位错缺陷,这些位错缺陷对晶体的性质特别是力学性质具有非常重要的影响。位错缺陷的关键问题是确定位错芯结构问题。经典的Peierls-Nabarro (P-N)模型虽然能定量地给出位错的芯宽度和Peierls应力。P-N模型建立在连续介质近似下,忽略了晶格离散效应对位错性质的影响。此外,经典的P-N选用正弦力律来表示失配面之间的非线性相互作用。然而,正弦力律对实际晶体过于粗糙。随着力律和广义层错能关系的揭示,经典的P-N模型的理论结果获得了很大的改善。但是,晶格离散效应的研究仍缺乏进展。近年来,基于点阵静力学的全离散位错晶格理论已基本建立起来,并且已经给出了用于讨论位错芯结构的普适位错方程(修正的P-N方程)。本文的主要任务是基于修正的P-N方程结合第一性原理方法获得的广义层错能研究NaCl结构离子晶体中1/2<110>{110}位错的性质,具体包括:(1)NaCl结构碱金属卤化物中1/2<110>{110}位错1/2<110>{110}是NaCl结构碱金属卤化物(LiF,NaF,KF,LiCl,NaCl,KCl)中最容易滑动的系统。大量的数值模拟研究了碱金属卤化物中该滑移系统的Peierls应力,但数值结果均大于实验值(约一个数量级)。比如,NaCl的模拟结果约是实验值的618倍。主要原因在于数值模拟所采用的模型势存在一定的偏差。因此,使用修正的P-N模型研究NaCl结构碱金属卤化物中1/2<110>{110}位错的性质是有必要的。本文首先通过第一性原理方法给出广义层错能和弹性常数。结果表明碱金属卤化物是各向异性的晶体。因此,在研究NaCl结构碱金属卤化物中位错芯结构时,考虑了弹性各向异性的影响。通过Foreman方法求解修正的P-N方程,获得位错的芯结构及Peierls应力。获得的NaCl和KCl晶体中1/2<110>{110}刃位错的Peierls应力分别为0.46×10-3μ和1.19×10-3μ,与已有的实验结果吻合。(2)压强对MgO和CaO中1/2<110>{110}位错的影响本文进一步讨论了压强效应对位错性质的影响,考虑到碱金属卤化物的结构相变压强差别大且相对较小(KCl相变压强仅为2.2GPa,NaCl的相变压强为29.0GPa),不利于探讨和比较压强效应。因此,本文以相变压强较大的离子晶体氧化物MgO和CaO中1/2<110>{110}位错为研究对象。首先通过第一性原理方法计算出MgO和CaO在不同压强下的广义层错能和弹性常数,并使用修正的P-N模型研究了MgO和CaO中1/2<110>{110}位错的芯结构和Peierls应力。我们计算得到MgO在0GPa压强下1/2<110>{110}刃位错和螺位错的Peierls应力分别为40MPa和70MPa,与实验值吻合。在同种晶体中,不稳定层错能和Peierls应力随着压强的增大而增大,芯宽度随压强增大而减小。不同压强下,MgO和CaO晶体中刃位错的Peierls应力总是大于螺位错和混合位错,这与实验上所观察到刃位错是决定NaCl结构晶体中弹性行为的主要因素相符合。但是CaO在压强是100GPa时,有相反的变化规律,这是由于CaO在压强高于60GPa时,要发生相变所导致。