Automating Dislocation Characterization in 3D Dark Field X-ray Microscopy
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本研究提出了一种基于Gram-Schmidt正交化的无监督方法，用于从3D暗场X射线显微镜数据中提取位错特征，从而减少数据集大小并保留关键晶体学信息。
2024-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Measuring the Burgers Vector of Dislocations with Dark-Field X-ray Microscopy
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）
本文提出利用暗场X射线显微镜通过特定扫描方向的图像直接测量位错的伯格斯矢量，以连接体实验与位错理论。
2024-05-22 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput, Non-Destructive, Three-Dimensional Imaging of GaN Threading Dislocations with in-Plane Burgers Vector Component via Phase-Contrast Microscopy
利用相位对比显微镜实现GaN(0001)中穿层位错的高通量非破坏性三维成像，通过对比分析揭示位错的平面位错矢量分量及三维传播路径。
2026-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Emerging hierarchical dislocation structures: Insights from scanning electron microscopy-electron backscatter diffraction in situ tensile testing and multifractal analysis
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
研究通过原位扫描电镜-电子背散射衍射测试与多标度分析，揭示了退火304L不锈钢在非辐照和中子辐照状态下的位错结构演化，发现辐照条件下位错结构加速形成并具有分层特征。
2026-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Low cost Ge/Si virtual substrate through dislocation trapping by nanovoids
提出了一种降低弛豫锗外延层中穿透位错密度（TDD）的低成本方法。采用后外延工艺对Ge/Si衬底进行处理，在Ge层中形成高密度的纳米空洞，作为穿透位错传播的阻挡层。
2018-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Towards Interfacing Dark-Field X-ray Microscopy to Dislocation Dynamics Modeling
本研究利用合成暗场X射线显微数据，在运动学衍射近似下重建三维变形梯度张量场，并通过数值模拟验证，实现亚像素精度位错核心定位，为连接连续介质位错动力学提供数据支持。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Polytypism and Their Dislocations in Bilayer MoS2 Using Correlative Transmission Electron Microscopy and Raman Spectroscopy
提出 TEM 与拉曼光谱关联表征方法，用于识别双层 MoS2 的 2H/3R 多型、位错及机械剥离诱导相变。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Deep Learning-Assisted Weak Beam Identification in Dark-Field X-ray Microscopy
European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Univ. Grenoble - Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文提出一种深度学习方法，用于自动识别暗场X射线显微镜中的弱束与强束条件，以提高位错成像的准确性和效率。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional imaging of dislocation propagation during crystal growth and dissolution
位错等原子级缺陷在决定晶体材料的宏观性能方面起着关键作用。它们的影响是重要和广泛的，从增加化学反应性到增强机械性能，再到大大提高晶体生长速率。因此，位错已被广泛研究使用传统的技术，如X射线衍射（XRD）和光学成像。最近，显微镜的进步使它们能够直接可视化。原子力显微镜（AFM）使单位错的2D研究成为可能，而透射电子显微镜（TEM）最初仅限于薄样品的2D投影，现在可以以接近原子的分辨率在3D中可视化应变场。然而，这些技术不能提供在诸如晶体生长和溶解的动态过程期间位错的形成或运动的原位3D成像。在这里，我们描述了如何布拉格相干衍射成像（BCDI）可以用来在三维可视化的整个网络的位错存在于一个单独的晶体。使用方解石（CaCO3）单晶，我们还使用BCDI监测在重复的生长和溶解周期的位错网络的传播，并显示这是如何密切相关的生长和溶解机制。这些调查表明，BCDI的潜在的研究机制的晶体材料对外界刺激的反应。
2015-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Statistical analysis of dislocation cells in uniaxially deformed copper single crystals
晶体材料在塑性形变过程中产生的位错组织对材料的应力-应变性能有很大的影响。高分辨电子背散射衍射（HR-EBSD）新方法为研究位错图样提供了一个新的视角。在这项工作中，铜单晶在单轴压缩变形进行了研究HR-EBSD，X射线线轮廓分析，和透射电子显微镜（TEM）。利用这些方法，在不同的载荷水平下，确定了内部应力，Nye张量和几何必要位错（GND）密度的地图。与复合模型一致，在细胞内部直接观察到长程内应力。此外，从分形分析的GND地图发现，随着平均空间位错密度波动的增加，细胞结构的分形维数降低。结果表明，不同类型的位错的演变可以成功地监测与这种扫描电子显微镜为基础的技术。
2022-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Insights into image contrast from dislocations in ADF-STEM
在环形暗场扫描透射电子显微镜ADF STEM中，竞争机制有助于位错的图像对比度。因此，对ADF STEM对比度的机制的明确理论理解对于正确解释位错图像至关重要。本文报道了一个系统的研究ADF干对比度从GaN样品中的位错，实验和计算。系统的实验ADF STEM图像的边缘字符位错揭示了一些特性的对比度功能，显示依赖于角度检测范围和特定位置的位错在样品中。基于电子沟道和布洛赫波散射理论，结合Grillo应变沟道方程的多层模拟，提出了一个理论模型，用以解释这种复杂对比度现象的物理起源。
2020-05-25 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Spatially resolved elastic strain and lattice rotation at threading dislocations in HgCdTe/CdZnTe epilayers by dark-field X-ray microscopy
European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Université Grenoble Alpes, CEA, LETI（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，CEA，LETI）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
该研究利用反射几何暗场X射线显微镜，在7 μm厚的MCT/CZT外延层中空间分辨了穿透位错的弹性应变与晶格旋转，为解析其对中波红外焦平面阵列性能的影响提供了方法支撑。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Toughening beta-Ga2O3 via mechanically seeded dislocations
本研究通过表面划痕在β-Ga2O3中机械植入位错，利用纳米压痕和显微表征证明该方法能显著抑制解理裂纹形成，从而有效提升材料的损伤容限。
2025-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of dislocations in quasicrystals composed of self-assembled nanoparticles
我们分析了自组装准晶的透射电子显微镜（TEM）图像，由纳米粒子的二元系统。我们使用一个自动化的程序，确定位错的位置，并确定其拓扑性质。为了实现这一点，我们将准晶分解成其单独的密度模式，或傅立叶分量，并确定它们的拓扑缠绕数为每个位错。该过程将Burgers函数与每个位错相关联，从中我们在选择基之后提取Burgers向量的分量。我们在实验图像中看到的Burgers向量都是最低阶的，只包含0和1作为其分量。我们认为，不同类型的伯格斯矢量的密度取决于他们的精力充沛的成本。
2012-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Diamond crystal with Y-defects: spectroscopy and transmission electron microscopy
Frumkin Institute of physical chemistry and electrochemistry RAS（俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学与电化学研究所）；Saint Petersburg mining university（圣彼得堡矿业大学）；Shubnikov Institute of Crystallography, Kurchatov Complex of Crystallography and Photonics, National Research Centre "Kurchatov Institute,"（库尔恰托夫国家研究中心库尔恰托夫晶体学与光子学综合体内的舒布尼科夫晶体学研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry UB RAS（俄罗斯联邦科学院乌拉尔分支扎瓦茨基地质与地球化学研究所）
研究自然Ib-IaA钻石中Y缺陷的光谱与透射电镜特性，揭示其空间分布与红外吸收的反相关性，发现纳米级空洞及非保守位错运动导致的缺陷形成机制。
2026-05-02 cond-mat.mtrl-sci
On the implementation of dislocation reactions in continuum dislocation dynamics modeling of mesoscale plasticity
细观塑性力学的连续位错动力学框架旨在捕捉位错密度的演变和晶体在受到机械载荷时的变形。它通过求解一组位错的输运方程与晶体力学方程同时进行，后者以本征应变问题的形式出现。在位错输运方程中考虑位错反应对于预测这种连续位错动力学是必不可少的。提出了一个公式，将位错反应的输运方程的矢量密度为基础的连续位错动力学。这个公式的目的是严格执行位错线的连续性，使用虚拟位错的概念，关闭所有的位错环参与交叉滑移，湮灭，和滑动和固着结反应。虚拟位错的加入使我们能够准确地执行发散自由的条件后，数值解的位错输运方程的所有滑移系统单独。一组测试进行说明的准确性的制定和解决方案的输运方程内的矢量密度为基础的连续位错动力学。将这些测试的结果与较早的方法进行比较，在该方法中，仅考虑交叉滑移时，对总位错密度张量或两个密度的总和强制执行发散自由约束，表明新方法产生高度准确的结果。体模拟进行面心立方晶体的基础上的新的配方和结果进行了比较与离散位错动力学预测相同。结合实验观察，分析了连续位错动力学获得的显微组织特征。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
A coherent way to image dislocations
在过去的几十年里，相干X射线束的使用得到了极大的发展。现在，它们被广泛的科学界用于研究生物材料、晶体材料中的相变、软物质、磁性、应变结构或纳米物体。可以进行不同类型的测量：X射线光子相关光谱学可以研究软物质和硬物质的动力学，相干衍射成像可以通过使用全息术或重叠关联术等方法重建某些物体的形状和应变。在这篇文章中，我们展示了相干X射线衍射（CXRD）在另一个科学领域带来了新的见解：检测块体材料中的单相缺陷。扩展相物体，如嵌入在块体中的位错，通常通过电子显微镜或X射线形貌术进行探测。然而，电子显微镜仅限于薄样品，X射线形貌术的分辨率有限。我们在这里表明，CXRD带来了更准确的信息位错线（DLs）在散装样品，并打开了一条路线，更好地理解的精细结构的核心散装位错。
2010-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative strain-field measurement of 1:1 B-site cation ordered domains and antiphase boundaries in Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 ceramics by high-resolution transmission electron microscopy
用高分辨透射电子显微镜和几何相分析对高度有序的Pb（Sc_（1/2）Ta_（1/2））O_3陶瓷中的1：1 B位阳离子有序畴、反相界和位错进行了定量应变测量。通过反相边界确定了两个相邻有序畴之间PI的相移。位错引起的最大面内应变和晶格旋转分别为9.5%和5.4度。在无缺陷的反相界中，最大面内应变和晶格旋转分别为1.8%和0.9度。应变主要集中在反相界面内。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Misfit-Dislocation-Mediated Heteroepitaxial Island Diffusion
扫描隧道显微镜结合分子动力学模拟揭示了Cu在Ag（111）上的位错介导的岛状扩散机制。簇运动跟踪原子精度在多个温度和扩散障碍和前因子从直接测量的跳跃率。的扩散势垒的非单调的大小依赖性是在很好的协议与模拟，并可以导致增强的质量输运粗化后，在令人惊讶的对比传统的岛扩散模型，其中扩散率随团簇大小降低。
2010-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Emission around Nanoindentations on a (001) fcc Metal Surface Studied by STM and Atomistic Simulations
我们提出了一个联合的研究，通过扫描隧道显微镜和原子模拟的发射解离位错环的纳米压痕（001）面心立方表面。后者包括两个由肖克利偏角和阶梯杆位错界定的层错带。这些解离的循环，相交的表面，示出起源于循环的间隙字符沿方向发射<110>，通常位于数百埃远离压痕点。模拟再现了这些位错环的成核和滑移。
2002-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic crystallographic analysis of dislocations in molecular crystals
针对分子晶体中位错分析受电子辐照剂量限制的难题，提出低剂量单次曝光方法，实现纳米级分辨率的单个位错特征与滑移系分析。
2023-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic Origin of Ti Deficient Dislocation in SrTiO3 Bicrystal and Their Electronic Structures
钙钛矿型氧化物中的位错对它们的物理和化学性质有重要影响，而这些性质是由它们独特的原子环境决定的。利用球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）和能谱仪对SrTiO 3（STO）10°小角度晶界位错结构进行了表征。与以往的研究不同，在位错核处观察到钛的缺乏而不是富集，这主要是由于Sr的替代和Ti的占位不足。在缺Ti位错核处还检测到氧空位和部分还原的Ti的存在。这些结果表明，即使位错具有相同的Burges矢量，它们的原子结构也可能有很大的不同。通过双晶工程实现位错和晶界元素的可控偏聚，对于设计具有新功能的器件具有重要意义。
2018-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Connecting discrete and continuum dislocation mechanics: a non-singular spectral framework
在本文中，我们提出了一个改进的框架，基于光谱的离散位错动力学（DDD）的方法在[1，2]中介绍，建立了一个直接连接到连续场位错力学（FDM）的方法。为此，首先发展了一种将离散位错网络转换为连续位错密度张量表示的解析方法。从那里，使用基于FDM的谱框架来评估机械场，而亚网格分辨率弹性相互作用通过引入利用非奇异位错理论的性质的严格应力分裂过程来解释。该模型的结果在DDD模拟，使弹性各向异性和异质性的使用，同时与最近开发的子循环时间积分完全兼容的计算效率高的方法。作为一个例子，该模型被用来执行加工硬化模拟，并探讨了利用该方法的全场性质的潜在应用，如通知FDM模型，并有效地计算虚拟衍射图案。
2018-04-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Room-temperature bulk plasticity and tunable dislocation densities in KTaO3
本研究通过循环布氏压痕、划痕及单轴压缩实验，证明单晶KTaO3在室温下具有由位错介导的体塑性，可实现可调位错密度，并确定滑移系为<110>{1-10}，颠覆了其易脆断的传统认知。
2024-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-Scale Structure Relaxation, Chemistry and Charge Distribution of Dislocation Cores in SrTiO3
利用像差校正扫描透射电子显微镜的显微镜和光谱学技术，我们测定了10°倾斜SrTiO_3双晶中位错核的原子排列、占位、元素分布和电子结构。我们确定有两种不同类型的缺氧位错核心，即，SrO平面终止的Sr 0.82Ti 0.85O 3-x（Ti 3.67+，0.48它们具有相同的Burgers矢量a[100]，但原子排列和化学性质不同。除了氧空位，Sr空位和岩盐状氧化钛重建也被确定在位错核心与TiO 2平面终止。我们的原子尺度研究揭示了单个位错核心的真实原子结构和化学性质，为理解位错和晶界的性质提供了有用的见解。
2017-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Design rules for dislocation filters
应变层穿透位错过滤器结构在单晶外延层中的功效使用（001）面心立方材料（例如GaAs或Si（1-x）Ge（x））和（0001）六方材料（例如GAN）的数值建模来评估。我们发现，螺纹位错密度指数衰减的应变释放的函数，无论是移动的螺纹位错的分数。在（001）立方材料中，螺纹位错之间的反应倾向于产生一种平衡的混合物，即移动和固定的位错。相比之下，在（0001）GAN中，移动的穿透位错倾向于非常迅速地损失，通常不移动的位错密度很少或没有减少。螺纹位错相互作用的捕获半径估计约为。40 nm，使用截面透射电子显微镜的位错过滤结构的GaAs单片生长在Si上。我们发现，在任何给定的结构中可以获得的最小穿透位错密度可能受到动力学效应的限制，约为。每平方厘米1.0e+04至1.0e+05。
2014-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Mechanistic Transition from Screw to Edge Dislocation Glide Enhances High-Temperature Strength in Refractory Complex Concentrated Alloys
本研究结合多类表征与模拟方法，揭示Nb-Ta-Ti-V难熔复杂浓缩合金中V含量升高引发位错滑移机制转变、进而提升高温强度的内在机理。
2025-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation interaction with a tilt low angle grain boundary in bi-crystal SrTiO3
为探究陶瓷塑性变形中裂纹抑制机制，研究以带4°倾斜晶界的双晶SrTiO3为模型，结合室温布氏压痕、蚀坑成像与透射电镜，观察到位错在小角度晶界的塞积、存储与穿晶传递，为位错-晶界相互作用提供了新的介观尺度实验依据。
2025-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Impact of dislocation densities on the microscale strength of single-crystal strontium titanate
本文通过调控单晶SrTiO3位错密度并结合微柱压缩与透射电镜，揭示了位错密度对室温微尺度脆性-塑性转变及屈服强度非单调变化的影响，为位错基陶瓷器件设计提供指导。
2025-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Stacking fault segregation imaging with analytical field ion microscopy
本文利用分析场离子显微镜结合密度泛函理论辅助衬度估计，首次对Ni-2 at.% W合金中堆垛层错处的W原子偏聚进行原子尺度成像和定量轨迹畸变分析，并通过原子模拟揭示W偏聚于层错中心的能量机制，为以W替代Re设计低成本Ni基高温合金提供依据。
2024-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Escape from the Second Dimension: A Topological Distinction Between Edge and Screw Dislocations
本文提出一种纯拓扑方法区分刃位错与螺位错，通过在层状相位错核心构造真实或虚拟向错线对实现统一分类，并可推广到三重周期序晶体。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dislocations and plasticity of KTaO$_3$ perovskite modeled with a new interatomic potential
本文提出新的KTaO3原子间势并模拟<110>位错，揭示其分解、核心结构、Peierls势及电荷中性偏好，结合高分辨电镜验证，确认KTaO3延展但比SrTiO3更刚硬。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Application of Advanced techniques for metal identification and characterization
金属材料的鉴定需要应用先进的表征技术。本文利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射（XRD）和能量色散X射线能谱（EDS）等技术对316不锈钢和未知黄铜样品进行了形貌、结构和化学成分分析。未知黄铜样品的晶格常数为3.6812A，由63%的Cu和37%的Zn组成。XRD分析表明为面心立方晶体结构，样品为α黄铜。在316不锈钢中测量的位错密度随着塑性应变的增加而增加，并且位错结构从低应变时的相对均匀分布变化到高应变时的胞状结构。316不锈钢的X射线衍射峰展宽与位错含量呈线性关系。
2016-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Multiscale modelling of precipitation hardening in Al-Cu alloys: dislocation dynamics simulations and experimental validation
采用离散位错动力学模拟方法分析了含有均匀弥散分布$θ'$析出相的Al-Cu合金中位错/析出相相互作用的机制。模拟是在离散-连续方法的框架内进行的，并且沉淀物被假设为位错不可穿透。确定的位错/沉淀物的相互作用（弹性失配，无应力转变应变，位错迁移率和交叉滑移率）的主要参数，从原子模拟，而沉淀物的尺寸，形状，空间分布和体积分数从透射电子显微镜获得。预测的临界分解剪切应力（包括固溶体的贡献）是一致的实验结果，通过压缩试验获得的微柱的Al-Cu合金取向为单滑移。模拟结果表明，合金的沉淀硬化最重要的贡献是由无应力相变应变，其次是固溶硬化和Orowan机制，由于弓出周围的沉淀位错。
2020-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Elucidating dislocation core structures in titanium nitride through high-resolution imaging and atomistic simulations
虽然氮化钛（TiN）是最广泛的研究和彻底表征的薄膜陶瓷材料，相关的位错核心结构的详细知识是缺乏的。利用高分辨扫描透射电子显微镜（STEM）对外延单晶（001）取向的TiN薄膜进行了观察，确定了不同的位错类型及其核心结构。这些包括，除了预期的初级全a/2{110}<1 $\bar{1}$ 0>位错，肖克利部分位错a/6{111}<11 $\bar{2}$ >和无柄洛默刃位错a/2{100}<011>。密度泛函理论和经典的原子间势模拟通过恢复不同位错类型的原子结构，估计Peierls应力，并提供对核心化学键性质的见解，补充了STEM观测。位错核心的模型表明，局部增强的金属-金属键合，削弱Ti-N键，和N空位钉扎，有效地降低了{110}<1 $\bar{1}$ 0>和{111}<11 $\bar{2}$ >位错的迁移率。我们的研究结果强调，不同的位错类型的存在和它们对化学键合的影响应被考虑在TiN的纳米级和宏观性能的设计和解释。
2022-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the dislocation core structure at a van der Waals gap in bismuth telluride
诸如碲化铋Bi_{2} Te_{3}的四亚甲基结构的硫属化物对于热电能量转换和作为拓扑绝缘体具有重要意义。位错在此类材料的合成和加工过程中起着关键作用，并会强烈影响其功能特性。五重层之间的位错提出了特别的兴趣，因为它们的核心结构是由层之间的范德华相互作用控制。在这项工作中，使用原子分辨率电子显微镜，我们解决了基底位错核心结构在Bi_{2} Te_{3}，量化的失调的原子平面在整个核心。我们发现，尽管存在一个稳定的堆垛层错在基面伽玛表面，位错核心传播主要是由于层之间的弱键合，这导致一个小的能量惩罚层滑动平行于范德华间隙。半离散变分Peierls-Nabarro模型内的计算由第一性原理计算通知支持我们的实验结果。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation dynamics prediction of the strength of Al-Cu alloys containing shearable $θ''$ precipitates
研究了Al 4 wt.通过位错动力学模拟确定了含有均匀分布的$θ''$析出相的Cu合金。通过透射电镜观察，获得了合金中析出相的尺寸分布、形状、取向和体积分数，并研究了控制位错/析出相相互作用的参数（弹性失配、相变应变、位错迁移率和交叉滑移几率等）。都是通过原子模拟计算出来的沉淀物被假定为是不可穿透的或可被位错剪切的，后者的特征在于必须克服以剪切沉淀物的阈值剪切应力。的临界解析剪切应力和位错/沉淀相互作用机制的模拟预测与实验结果吻合良好。得出的结论是，该合金的最佳强度是通过均匀分布的$θ''$沉淀物获得的，该沉淀物的平均尺寸（$\approx$ 40 nm）处于沉淀物剪切和成环之间的过渡处。总之，本文提出的位错动力学策略能够提供金属合金中沉淀强化的定量预测。
2021-02-17 cond-mat.mtrl-sci
The $Λ$-invariant and topological pathways to influence sub-micron strength and crystal plasticity
在小体积中，已知样品尺寸强烈影响机械行为，特别是强度和晶体塑性。这种相关性在所谓的中尺度上逐渐消失，在实验和模拟中，中尺度的定义都是几微米。然而，这一图像依赖于初始缺陷配置的纠缠。在本文中，我们研究了样品尺寸与位错拓扑结构的完全控制的效果，通过使用一种新的观察位错系综，$Λ$不变的，这只取决于相互位错链接：它是建立在自然的旋涡性质的位错，它有一个连续/离散的对应关系，可能有助于多尺度建模描述。我们调查任意复杂的初始位错微观结构在亚微米尺寸的支柱，使用三维离散位错动力学模拟有限体积。我们演示了如何工程纳米级位错合奏，出现几乎独立于样品尺寸，无论是由偏置随机位错环沉积或连续的机械载荷的压缩和扭转。
2019-06-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Data-mining of In-Situ TEM Experiments: on the Dynamics of Dislocations in CoCrFeMnNi Alloys
高熵合金是一类与"经典“合金相比在机械性能方面有许多显著改进的材料。相应的结构-性能关系尚不完全清楚，但通常认为良好的机械性能与位错相互作用以及由于合金化形成的复杂能量景观密切相关。虽然原位透射电子显微镜（TEM）允许对移动位错的结构和动力学进行高分辨率的研究，并使局部障碍/能量“障碍”在位错的几何形状中直接可见;然而，这种观察仅仅是定性的，并且仍然缺少对位错和能量景观之间的相互作用的详细三维分析。在这项工作中，我们利用位错作为“探针”的局部能量最大值的位错运动的钉扎点的作用。为此，我们开发了一种独特的数据挖掘方法，可以执行粗粒度的时空分析，使合奏平均相当数量的快照成为可能。研究了CoCrFeMnNi合金在TEM原位应变过程中钉扎点对位错滑移行为的影响，发现位错滑移时钉扎点强度发生变化，钉扎点沿Burgers矢量方向移动。我们的数据挖掘方法可以适用于位错运动一般，使其成为一个有用的工具，位错研究。
2022-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Vacancies at Dislocation Core Modulate Plasticity in Strontium Titanate
Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
研究通过结合透射电镜与分子动力学模拟，揭示了氧空位密度与位错运动之间的关系，发现位错环的氧空位分布影响塑性行为。
2026-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Formalism to Image the Dynamics of Coherent and Incoherent Phonon with Dark-Field X-ray Microscopy using Kinematic Diffraction Theory
本研究基于运动学衍射理论建立了暗场X射线显微术（DFXM）成像相干与非相干声子动力学的形式体系，模拟了金刚石中相干声子的DFXM图像，拓展了非相干声子成像能力，并探讨了最优采样方案与技术发展机遇。
2024-10-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Extensive 3D Mapping of Dislocation Structures in Bulk Aluminum
热机械加工（如退火）是定制材料机械性能的主要方法之一，然而，对于宏观晶体内部深处引起这些变化的位错结构的重组还有很多未知之处。在这里，我们展示了高温退火后，在一个毫米大小的铝单晶位错结构的自组织。我们映射一个大的嵌入式三维体积（$100\times300\times300$ $μ$ m $^3$）的位错结构，使用暗场X射线显微镜（DFXM），基于衍射的成像技术。在宽视场范围内，DFXM的高角分辨率使我们能够识别亚晶粒，由位错边界分离，我们使用计算机视觉方法识别和表征到单位错水平。我们展示了即使在高温下经过长时间退火后，剩余的低密度位错仍然可以填充到位于特定晶面上的定义明确的直位错边界（DBs）中。在传统的晶粒生长模型相比，我们的研究结果表明，二面角在三重结不是预测的120 $\degree$，这表明在边界稳定机制的额外的复杂性。绘制这些边界周围的局部取向差和晶格应变表明，观察到的应变是剪切的，在$\approx 0.003-0.006 \degree{}$的DB周围产生平均取向差
2022-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Orientation-Adaptive Virtual Imaging of Defects using EBSD
本文提出取向自适应虚拟光阑（OAVA）框架，通过动态对齐虚拟光阑与局部晶体学取向，在无需样品倾转的情况下从单张EBSD图中直接可视化位错，为单晶和多晶材料的特定取向缺陷表征提供了一条高通量、可自动化的新途径。
2025-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Slip intermittency and dwell fatigue in titanium alloys: a discrete dislocation plasticity analysis
本文利用离散位错塑性模型研究钛合金Ti-7Al-O的滑移间歇性与应力振荡，揭示其源于热激活位错逃逸，并发现间隙氧可抑制该现象，为驻留疲劳下喷气发动机钛合金的设计与安全评估提供依据。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Automated Burgers Vector Identification for Individual Dislocations in Bulk Crystals
European Synchrotron Radiation Facility（欧洲同步辐射装置）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Department of Physics, Technical University of Denmark（丹麦技术大学物理系）；Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark（丹麦技术大学机械工程系）
本文提出一种纳入晶体学约束的物理信息卷积神经网络，可从弱束积分摇摆曲线图像中自动识别体块晶体单个位错的伯格斯矢量，合成测试准确率达93%，实验交叉滑移案例中72.7%分层预测匹配参考伯格斯矢量。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of the interaction of basal dislocations with MgZn$_2$ precipitates in Mg alloys
采用新的原子间相互作用势，对Mg边基面位错与棒状$β_1'$ -MgZn $_2$沉淀相的相互作用进行了原子模拟研究。原子模型的建立考虑到了基体和沉淀物之间的取向关系的实验信息，以确保最小的能量界面。发现位错最初通过形成穿透沉淀物的奥罗万环而克服沉淀物。在几个Orowan环堆积后，最终剪切沉淀物。剪切沉淀物所需的环的数量随着沉淀物横截面的减小和温度的升高而减小，但与沉淀物间距无关。结晶剪切没有发生沿定义明确的晶面，但它是由沉淀物中的弹性能的积累，最终导致形成的非晶层下方和上方的滑移面的基底位错触发。通过这种机制在沉淀物中诱导的扭结与透射电子显微镜观察结果非常一致。
2020-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Combined theoretical and experimental study of the Moiré dislocation network at the SrTiO$_3$-(La,Sr)(Al,Ta)O$_3$ interface
本研究结合分析型扫描透射电子显微镜、分子动力学和密度泛函理论，揭示STO/LSAT界面莫尔位错芯的低配位阳离子、氧空位及Ti$^{3+}$形成与元素扩散机制。
2023-07-24 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Mechanism for the Formation of Dislocation Cell Patterns in BCC Metal
本研究针对体心立方金属位错胞形成机制不明的问题，结合实验与离散位错动力学模拟提出新机制，明确了钽中胞壁的形成阶段，并用扩展泰勒硬化模型准确描述流动应力。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci hep-th
Instance Segmentation of Dislocations in TEM Images
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；CEMES-CNRS（法国国家科学研究中心材料结构与性能研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本研究比较了Mask R-CNN和YOLOv8等实例分割方法在TEM图像位错分析中的性能，提出将位错掩膜转换为数学线条并引入长度感知质量指标，发现该物理指标比像素级指标更一致。
2023-09-07 cond-mat.mtrl-sci cs.CV
Nanoscale Thermal Imaging of Dislocation-Mediated Heat Transport
International Center for Quantum Materials and Electron Microscopy Laboratory, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料国际中心与电子显微镜实验室）；Academy for Advanced Interdisciplinary Studies, Peking University（北京大学前沿交叉学科研究院）；Tsientang Institute for Advanced Study, Zhejiang（浙江谦塘高等研究院）；Interdisciplinary Institute of Light-Element Quantum Materials and Research Center for Light-Element Advanced Materials, Peking University（北京大学轻元素量子材料跨学科研究所与轻元素先进材料研究中心）；Collaborative Innovation Center of Quantum Matter（量子物质协同创新中心）
该研究通过原位扫描透射电子显微镜-电子能损失谱技术，实现了对低角度SrTiO3晶界中周期性位错阵列纳米尺度温度分布的成像，揭示了位错阵列中47K的温度降以及位错核心附近局部热阻增强的原子尺度机制，为缺陷工程提供了定量依据。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation Slip or Phase Transformation Lead to Room-Temperature Plasticity in Diamond: Comment on Plastic Deformation of Single-Crystal Diamond Nanopillars
尽管几十年来对金刚石的机械性能进行了广泛的研究，但由于室温下的变形能力差，因此在塑性形变机制方面仍有许多问题需要了解。在新材料最近的一项工作中，<001>基于扫描电子显微镜内未恢复变形的观察，声称室温塑性发生在取向的单晶金刚石纳米柱中。通过分子动力学模拟，提出塑性形变是由从sp3碳相到O 8-碳相的相变介导的。通过比较，我们的原位透射电子显微镜研究表明，室温下的塑性可以通过位错滑移在两个<100>和<111>取向的金刚石纳米柱。脆性到韧性的转变高度依赖于应力状态。我们注意到，表面结构可能在变形机制中起着重要的作用，因为纳米级金刚石的初始塑性总是发生在表面区域。
2020-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Domain structures and superdislocations of La0.7Ca0.3MnO3 thin films grown on SrTiO3 substrates
利用布拉格衬度衍射和高分辨透射电子显微镜研究了脉冲激光沉积法在SrTiO 3衬底上生长的La 0. 7 Ca 0. 3 MnO 3外延薄膜中的畴结构和位错。结果表明，薄膜中含有体材料中常见的1/2[100]o和1/2[10-1]o型部分穿线位错、90度和120度孪晶畴界以及1/2[010]o和1/2[111]o两种反相畴界。此外，还发现了两种超位错，一种由两个1/2[111]o位错和一个1/2[111]o反相界组成，另一种由两个1/2[010]o位错和一个1/2[010]o反相界组成。这些超级位错，域边界，以及它们之间的关系进行了广泛的探讨。
2006-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Nano-scale imaging of the full strain tensor of specific dislocations extracted from a bulk sample
晶格缺陷在决定晶体材料的性能方面起着关键作用。探索控制它们相互作用的3D晶格应变仍然是一个挑战。布拉格相干衍射成像（BCDI）允许以纳米级3D分辨率测量应变。然而，它目前仅限于形成微晶的材料。在这里，我们介绍了一种新的技术，允许从散装材料的BCDI样品的制造。使用钨作为一个例子，我们表明，聚焦离子束（FIB）加工可以用来提取，从宏观晶体，微米级的BCDI样品含有特定的预选缺陷。为了解释实验数据，我们开发了一种新的基于位移梯度的多次反射BCDI分析。这允许从包含多个位错的样品中精确地恢复全晶格应变张量。这些新功能为BCDI作为研究复杂现实世界材料的显微镜工具打开了大门。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-ledge coupling governs semicoherent precipitate growth
Tsinghua University（清华大学）；The University of Osaka（大阪大学）；McGill University（麦吉尔大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
研究揭示半相干析出相生长的动能缺陷过程，通过位错-ledge耦合机制解释其各向异性动力学及形态选择。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci
