基于微米划痕实验的单晶硅去除机制研究

作者：王亚霁; 墨洪磊; 孙玉利^*; 郭凌曦; 朱力敏

来源：硅酸盐学报, 2019, 47(10): 1509-1514.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2019.10.20

• 微米划痕
• 单晶硅
• 硬脆材料
• 脆塑转变

通过微米划痕实验研究单晶硅在微米尺度下的材料变形和去除特性,分别从划痕轮廓、划痕力以及声发射信号方面分析划痕速度对于单晶硅材料去除方式的影响规律。实验发现:随着划痕速度的提高,单晶硅脆塑转变和脆性破坏阶段的划痕深度和划痕力曲线波动程度减弱,弹塑性去除及脆塑转变的区域范围增加;弹塑性变形和脆塑转变阶段没有声发射信号,声发射信号首次出现在脆性去除阶段起始点,其所对应的载荷随着划痕速度的提高而增大;并且单晶硅弹塑性阶段的划痕力波动程度和增长速率低于脆塑转变和脆性去除阶段的划痕力波动程度和增长速率。在微米尺度下单晶硅塑性去除的深度在50 nm以内,微米尺度下单晶硅的去除方式主要为脆性去除。结果表明,提高划痕速度有利于减小单晶硅脆性去除的范围,从而增大塑性去除和脆塑转变的加工范围。

• 单位
  上海航天控制技术研究所; 南京航空航天大学