Plasticity of a silicon bicrystal: a HREM study

A perfect silicon bicrystal containing only one pure tilt grain boundary (GB) Σ=9 (122) [011] is used as a model in order to study the very early stages of the mechanisms occurring at atomic scale close to the GB. The high resolution electron microscopy observations showed that most dislocations induced by the deformation integrated the GB by glide and climb. The evolution of the structure of the original GB has been studied for different strains and at different temperatures. The accumulation of the DSC dislocations into the GB leads to a variation in the misorientation angle between the two grains. In compression it increases, whereas it decreases in tension. Consequently, various E GBs have been detected. The key points are that, firstly, the structural evolution of the GB can be described with a limited number of structural units and secondly, depending on the deformation temperature, one Σ GB can exhibit two different structures.Le bicristal de silicium contenant le joint de flexion Σ=9 (122) [011] est utilisé comme matériau modèle pour étudier, à l'aide de la microscopie électronique à haute résolution, les mécanismes de déformation à l'échelle atomique. Les mystères des tout premiers stades de déformation du joint ont été élucidés. On a montré que les dislocations créées dans les grains par la contrainte extérieure s'incorporaient au joint par glissement et par montée. L'étude de l'évolution de la structure du joint de grains a été menée pour différentes conditions de déformation et de température. L'accumulation de dislocations DSC le long du joint entraîne une variation de l'angle de desorientation entre les grains; en compression l'angle augmente et différents Σ sont balayés lors de la déformation. Les points importants sont que l'évolution du joint peut se décrire à l'aide d'un nombre limité d'unités structurales et que, pour un même Σ, différentes structures sont obtenues en fonction de la température de déformation