硅碳棒中的初始塑性變形會(huì)導(dǎo)致位錯(cuò)的形核和滑移
2023-05-18 11:48:03 點(diǎn)擊：
納米壓痕技術(shù)可用來(lái)深人研究材料的微觀變形機(jī)理。硅碳棒中的初始塑性變形會(huì)導(dǎo)致位錯(cuò)的形核和滑移，并誘導(dǎo)相變及非晶化。如圖13(a)所示，分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，磨粒壓人過(guò)程的剪切應(yīng)力是導(dǎo)致硅碳棒壓痕形變的主要原因。如圖13(b)所示，納米壓痕實(shí)驗(yàn)表明，在4H-硅碳棒初始塑性變形過(guò)程中，剪切應(yīng)力始終強(qiáng)于拉伸應(yīng)力，并導(dǎo)致了基平面位錯(cuò)的形核。晶體內(nèi)部位錯(cuò)塞積產(chǎn)生的高應(yīng)力場(chǎng)導(dǎo)致4H-硅碳棒的非晶化轉(zhuǎn)變和相變。如圖13(c)所示，在壓痕下方表層和近表層區(qū)域的TEM照片表明出現(xiàn)了從4 H-硅碳棒到非晶和3C的晶型轉(zhuǎn)變。
脆硬材料的單磨粒滾動(dòng)壓痕和劃痕模型是材料去除和亞表面損傷分析的基礎(chǔ)。然而現(xiàn)有的材料刻劃模型難以同時(shí)考慮延性和脆性兩種去除模式，需要加以改進(jìn)才能更好地與實(shí)驗(yàn)結(jié)合。外，由于硅碳棒等新一代半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)成本高昂，且對(duì)襯底晶片表面質(zhì)量的要求極高，因此對(duì)其切片技術(shù)也提出了更高的要求。線鋸切片技術(shù)在國(guó)內(nèi)硅碳棒晶體加工領(lǐng)域中的應(yīng)用超過(guò)了20年，人們對(duì)線鋸切片技術(shù)進(jìn)行了大量的理論建模和實(shí)驗(yàn)研究。然而，對(duì)其切削方式、工藝參數(shù)、材料及相互作用方面仍需更多的基礎(chǔ)研究，以期為線鋸性能優(yōu)化提供有效的指導(dǎo)。切割過(guò)程中晶錠的破裂是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致切片過(guò)程的徹底失敗。破裂可能由晶體自身的機(jī)械強(qiáng)度不足引起，有時(shí)也由加工線斷裂引起。如何提高硅碳棒等晶體的機(jī)械性能并避免在動(dòng)態(tài)鋸切環(huán)境下的斷線尚未得到研究。由于高昂的材料成本，鋸縫寬度和晶片厚度應(yīng)盡可能減小以提高出片率，這對(duì)線鋸技術(shù)的理論和工藝研究提出了更高的挑戰(zhàn)和要求。zsrider.com
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