基于纳米划刻实验的单晶锗表面变形机制研究

作者：耿瑞文; 杨晓京^*; 谢启明; 肖建国; 李芮

来源：稀有金属, 2020, 44(08): 850-859.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.xy19040027

• 单晶锗
• 表面变形机制
• 相变
• 弹性回复
• 临界载荷模型

采用Cube压头对单晶锗进行变载荷纳米划刻实验,利用扫描电子显微镜(SEM)对已加工表面形貌进行观测,根据工件形貌特征将划刻过程分为延性域、脆塑转变域及脆性域3种,对各个阶段的表面变形机制进行了研究。通过拉曼光谱分析了划刻时单晶锗物相结构变化,结果表明单晶锗工件划刻时由晶体相转变为非晶相的相变主导了塑性变形过程。采用最小二乘法拟合不同阶段划刻力,并利用相关系数检验拟合函数可靠性。分析了单晶锗的弹性回复率随划刻距离变化趋势,并结合工件弹性回复率对单晶锗划刻过程中摩擦系数进行量化分析,将其分解为黏着摩擦系数与耕犁摩擦系数。基于Irwin断裂理论,以裂纹萌生位置作为脆塑转变标志,提出一种适用于计算单晶锗的脆塑转变临界载荷模型,其脆塑转变临界载荷为50. 5 mN。

• 单位
  昆明理工大学; 环境科学与工程学院; 昆明物理研究所; 机电工程学院