单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

论文摘要

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.

论文目录

• 1 纳米压痕测试技术及样品预处理
•   1.1 纳米压痕测试
•   1.2 机械力学特性计算公式
•   1.3 样品预处理
• 2 单晶硅主要晶面机械力学特性随晶向的变化规律
•   2.1 （001） 晶面机械力学特性随晶向的变化规律
•   2.2 KOH腐蚀后 （001） 晶面机械力学特性随晶向的变化规律
•   2.3 （110） 及 （111） 晶面机械力学特性随晶向变化规律
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 程健,牛玉宝,王景贺,曲平,王凯,白晓荣

关键词: 单晶硅挠性筋,各向异性,纳米压痕,腐蚀工艺,机械力学特性

来源: 哈尔滨工业大学学报 2019年07期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 化学,机械工业

单位: 哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,西安飞行自动控制研究所

基金: 国防基础科研科学挑战专题(JCKY2016212A506-0503),国家自然科学基金(51705105),博士后科学基金(2017M621260,LBH-Z17090)

分类号: O613.72;TH-39

页码: 16-23

总页数: 8

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