基于分子动力学的GaN纳米磨削亚表面损伤形成机制

作者：吴珍珍; 刘一扬; 韩涛; 王东霞; 翟会丽; 闫海鹏^*

来源：微纳电子技术, 2022, 59(12): 1368-1382.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2022.12.017

• 氮化镓(GaN)
• 分子动力学
• 纳米磨削
• 亚表面损伤
• 塑性变形
• 磨削深度

纳米磨削技术是实现Ga N晶体低损伤加工的超精密加工方法之一,但纳米磨削过程中Ga N的亚表面损伤形成机制仍不清楚。同时,磨削深度作为典型的工艺参数之一,其对Ga N亚表面损伤的影响也鲜有报道。通过分子动力学模拟来研究Ga N纳米磨削过程中的亚表面损伤形成机制以及磨削深度对亚表面损伤的影响。结果表明,Ga N亚表面存在间隙原子、空位缺陷、原子团簇、位错、堆垛层错和结构相变等缺陷。位错的伯氏矢量方向主要为■、■,相变由六方纤锌矿结构向立方闪锌矿结构和非晶结构转变。磨削深度由0.5nm增加到2.0nm时,切向磨削力由26N增加到182N,法向磨削力由148N增加到305N,并且位错线长度由6.5nm增加到18.2nm,亚表面损伤层深度由1.7nm增加到4.1nm。位错滑移和结构相变是Ga N纳米磨削过程中的主要塑性变形机制。由于磨削深度的增加导致磨削力增大,使得磨削接触区的磨削热量和能量升高,因此Ga N塑性变形程度随磨削深度的增加而增大。

• 单位
  郑州财经学院; 河北科技大学