单晶硅的纳米力学响应及其相变机制

发布时间：2017-10-11 03:06

  本文关键词：单晶硅的纳米力学响应及其相变机制

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【摘要】：硅在大规模集成电路、MEMS/NEMS、半导体工业中具有不可替代作用,但是目前对硅的塑性变形及其相变机制的理解远未成熟.采用大规模分子动力学模拟研究(100)面的单晶硅在球形金刚石压头纳米压入过程中的纳米力学响应、相变过程和相分布规律.结果表明:在弹性变形阶段载荷-压深曲线与Hertz接触理论预测结果相吻合.两者的分离点准确地预示了塑性变形的发生.金刚石结构的Si-I相向体心结构的BCT5相转变导致了单晶硅初始的塑性变形.初始形成的BCT5相在次表面形成了一个倒置的金字塔形结构.Si-II相的形成则稍微滞后一些.在较大的载荷下BCT5在压入面上形成一个四重对称的图案分布.相对于小压头条件下大的BCT5相区,大压头更有利于SiII相的发展.卸载后生成的高压Si-II相和BCT5相全部转变为非晶硅.研究结果确认了单晶硅纳米压入中BCT5相的存在;揭示了单晶硅塑性变形的相变机理,即Si-I转变为BCT5和Si-II相;并强调了Si-I相向BCT5相转变对于单晶硅塑性变形的重要作用.
【作者单位】： 中国矿业大学机电工程学院;河海大学力学与材料学院;西安交通大学金属材料国家重点实验室;
【关键词】： 单晶硅 纳米压入 相变 塑性变形
【基金】：国家重点基础研究发展规划项目(973)(2007CB607605) 国家自然科学基金(51375480,4E158300) 江苏省自然科学基金(6E158195) 中国博士后基金(2014M551686) 中国矿业大学人才引进计划的资助;中国矿业大学现代分析与计算中心所提供的高性能计算机时~~
【分类号】：TQ127.2
【正文快照】： the nano-mechanical behavior and phase transformation mechanism of monocrystalline silicon.In the simulations,alarge indenter with radius of~21.73nm was utilized in order to approach the experimental indenter size.Benefit from thelarge indenter,the detai

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1 蔡中兰;BZT-BCT压电材料电学与微/纳米力学性能的研究[D];东南大学;2015年

2 张小冀;光学玻璃纳米力学性能研究[D];大连理工大学;2014年

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本文编号：1010112