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压头曲率半径对单晶硅径向纳动损伤的影响

机械工程学报 2010年第9期46卷 107-112页

作者：张赜文余家欣钱林茂西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

采用纳米压痕仪,研究了不同曲率半径的金刚石压头在单晶硅表面的径向纳动运行行为和损伤特征。结果表明,相对于尖端名义曲率半径,压头在一定压入深度下的等效曲率半径是决定材料纳动损伤的更有效参数。在50mN的峰值载荷下,曲率半径20μ... 详细信息

采用纳米压痕仪,研究了不同曲率半径的金刚石压头在单晶硅表面的径向纳动运行行为和损伤特征。结果表明,相对于尖端名义曲率半径,压头在一定压入深度下的等效曲率半径是决定材料纳动损伤的更有效参数。在50mN的峰值载荷下,曲率半径20μm的球形压头在单晶硅表面的径向纳动以弹性变形为主,未观察到明显的纳动损伤;尽管Berkovich压头尖端曲率半径仅为150nm,但其在单晶硅表面产生的纳动损伤却比2μm球形压头轻微。分析其原因,Berkovich压头的等效半锥角为70.32°,远大于2μm球形压头的半锥角42.50°。因此,Berkovich压头在高载下具有更大的等效曲率半径,产生更轻微的纳动损伤。研究结果还表明,在纳动循环初期,2μm球形压头和Berkovich压头在硅表面的接触刚度升高较快,单晶硅表面的加工硬化现象明显;而20μm球形压头基本不引起硅的加工硬化。

关键词：纳动径向纳动纳米摩擦学单晶硅压头曲率半径

钎焊金刚石线锯切割单晶硅时的材料去除机理研究

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人工晶体学报 2014年第12期43卷 3311-3317页

作者：张国青池州学院机械与电子工程系池州247000

利用钎焊金刚石线锯,在恒进给速度的方式下对单晶硅材料进行切割加工,探讨切割参数对切割力及表面粗糙度的影响机制。建立了金刚石线锯的切割力模型,推导线锯横截面不同位置处金刚石磨粒的法向力与线锯总法向力之间的关系式,依据单晶硅... 详细信息

利用钎焊金刚石线锯,在恒进给速度的方式下对单晶硅材料进行切割加工,探讨切割参数对切割力及表面粗糙度的影响机制。建立了金刚石线锯的切割力模型,推导线锯横截面不同位置处金刚石磨粒的法向力与线锯总法向力之间的关系式,依据单晶硅材料的压痕断裂力学性能,探讨钎焊金刚石线锯切割单晶硅时线锯横截面不同位置金刚石磨粒去除材料的机理。分析表明,随着磨粒位置的变化,其法向力值经历了一个从最大值到零的变化过程,并存在脆塑性转变角,其值的大小决定了工件表面材料的去除方式。

关键词：钎焊金刚石线锯单晶硅切割机理

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超快激光诱导单晶硅瞬态光学性质演化机理

红外与激光工程 2022年第2期51卷 109-117页

作者：廖小杰林素颖韩冰南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

研究了从亚皮秒到皮秒范围内的不同脉宽和不同能量密度的激光作用下单晶硅材料表面瞬态光学性质的演化规律。这项工作基于考虑了相变潜热的双温方程、载流子数密度模型,通过计算激光辐照过程中的载流子温度、晶格温度和激发态载流子数... 详细信息

研究了从亚皮秒到皮秒范围内的不同脉宽和不同能量密度的激光作用下单晶硅材料表面瞬态光学性质的演化规律。这项工作基于考虑了相变潜热的双温方程、载流子数密度模型,通过计算激光辐照过程中的载流子温度、晶格温度和激发态载流子数密度和介电常数,模拟了光子到电子以及电子到声子的能量传递过程,最终得到了单晶硅表面折射率和消光系数的变化结果。有助于揭示亚皮秒到皮秒脉冲宽度范围的超短脉冲激光辐照下,单晶硅材料瞬态光学性质的演化机理。理论结果表明,若单个激光脉冲无法使单晶硅熔化,则不同的激光能量密度和不同的激光脉宽对最小折射率的影响非常有限,在0.3~0.4 J/cm^(2)的激光能量密度范围内,每0.01 J/cm^(2)的能量密度改变引起的最小折射率变化率小于0.5%。若单个激光脉冲能使单晶硅熔化,则不同能量密度和不同脉宽的激光对硅表面的折射率和消光系数有不同程度的影响。该研究结果可为基于超短脉冲激光的单晶硅材料加工和表面改性提供一定的理论指导。

关键词：光学性质相变单晶硅载流子数密度

金刚石刀轮滚压脆断单晶硅和蓝宝石的实验研究

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光学精密工程 2022年第6期30卷 702-710页

作者：陈绒周聪谢晋陈钊杰广东科技学院广东东莞523083 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

集成电路芯片快速分割是半导体器件制造的关键工艺。通常采用固定的单点金刚石刀刃划线切断,但其过程会产生不规则裂纹,损害芯片电路。因此,针对单晶硅与蓝宝石两种芯片材料,采用直径为2.5 mm的金刚石刀轮进行滚压脆断加工实验,分析不... 详细信息

集成电路芯片快速分割是半导体器件制造的关键工艺。通常采用固定的单点金刚石刀刃划线切断,但其过程会产生不规则裂纹,损害芯片电路。因此,针对单晶硅与蓝宝石两种芯片材料,采用直径为2.5 mm的金刚石刀轮进行滚压脆断加工实验,分析不同加工工艺下的应力分布,探究刀轮几何形状和工艺参数对不同材料的裂纹扩展和滚压脆断质量的影响。结果表明:刀轮刃端处集中的张应力引起微裂纹的产生与扩展,在滚压方向上逐渐形成微切痕,导致最后的脆断,但也会产生横向裂纹,使脆断边缘破碎。在合适的张应力下,边沿破碎低至约1μm,脆断面质量较高。此外,若芯片材料硬度和断裂韧度大,可选择较小的刀轮角度和较大的滚压压力。当单晶硅滚压压力为0.015 MPa,刃端接触处的张应力在100 MPa左右,蓝宝石的滚压压力为0.095 MPa,张应力在350 MPa左右时,滚压脆断后的断面裂纹扩展相对均匀,断面质量最优。最后实验显示,具有微锯齿结构的金刚石刀轮切割集成电路芯片的边沿质量较好。

关键词：单晶硅蓝宝石金刚石刀轮裂纹扩展精密滚压脆断

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纳米多孔结构单晶硅热电薄膜声子热导率数值研究

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西安交通大学学报 2017年第5期51卷 23-30页

作者：毕成唐桂华傅博西安特种设备检验检测院西安710065 西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室西安710049

为降低多孔热电薄膜的热导率来提升其热电转换效率,基于离散坐标法和松弛时间近似模型求解声子Boltzmann输运方程,对单晶硅纳米多孔热电薄膜声子热导率进行了数值研究,获得了多孔硅薄膜厚度、孔隙率、边界镜面率和声子散射边界面积对其... 详细信息

为降低多孔热电薄膜的热导率来提升其热电转换效率,基于离散坐标法和松弛时间近似模型求解声子Boltzmann输运方程,对单晶硅纳米多孔热电薄膜声子热导率进行了数值研究,获得了多孔硅薄膜厚度、孔隙率、边界镜面率和声子散射边界面积对其热导率的影响规律,讨论了孔隙率、多孔薄膜厚度对薄膜各向异性导热特性的影响。结果表明:随着孔隙率的增加及薄膜厚度的减小,热导率逐渐降低;当孔隙率增加到64%,且硅薄膜厚度减小到块材料硅声子平均自由程的1/10时,与块材料热导率相比,薄膜热导率至少下降两个数量级。通过分析多孔薄膜中的热流分布特性,提出了优化设计薄膜多孔结构的方法,为设计低热导率高效热电薄膜提供了理论依据。

关键词：热电薄膜纳米多孔材料声子热导率单晶硅

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中子辐照的单晶硅参数研究

固体电子学研究与进展 1994年第2期14卷 136-141页

作者：沈华朱文章吴孙桃谢敬仁陈仪明厦门大学集美航海学院

在不同温度和红外光照下，测量了经中子辐照的单晶硅表面光电压，确定了其深能级的位置和少子扩散长度；由双能级复合理论，推导了中子辐照单晶硅的深能级复合中心和寿命的计算公式；计算了热中子辐照和高能中子辐照单晶硅后的深能级密... 详细信息

在不同温度和红外光照下，测量了经中子辐照的单晶硅表面光电压，确定了其深能级的位置和少子扩散长度；由双能级复合理论，推导了中子辐照单晶硅的深能级复合中心和寿命的计算公式；计算了热中子辐照和高能中子辐照单晶硅后的深能级密度、费米能级和其他有关重要参数。

关键词：中子辐照单晶硅参数

高载下单晶铜和单晶硅的径向纳动与损伤行为研究

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摩擦学学报 2006年第1期26卷 1-6页

作者：张静宜钱林茂周仲荣西南交通大学牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所四川成都610031

采用纳米压痕仪研究了单晶铜和单晶硅径向纳动的运行特点和损伤过程.结果表明:径向纳动的残余压痕深度随循环次数增加急剧减小,而纳动循环中载荷-位移曲线在闭合前表现为1个迟滞环;试样在首次径向纳动循环中耗散的能量最大,其后逐渐减... 详细信息

采用纳米压痕仪研究了单晶铜和单晶硅径向纳动的运行特点和损伤过程.结果表明:径向纳动的残余压痕深度随循环次数增加急剧减小,而纳动循环中载荷-位移曲线在闭合前表现为1个迟滞环;试样在首次径向纳动循环中耗散的能量最大,其后逐渐减小并趋于稳定;材料的接触刚度和弹性模量在最初几次纳动循环中增加较快,随后变化趋于平缓;尽管2种材料的压痕投影面积均随纳动循环次数增加而增大,但由于损伤机制不同,使其径向纳动损伤显示出各自不同特点,其中单晶铜主要表现为压痕边缘的皱褶堆积,而单晶硅表现为塑性区边界裂纹的萌生与扩展.

关键词：纳动径向纳动纳米摩擦学单晶铜单晶硅

不同磁场对大直径单晶硅生长中的动量与热量输运影响的数值分析(英文)

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人工晶体学报 2008年第5期37卷 1073-1078,1087页

作者：宇慧平隋允康安国平北京工业大学机电学院工程数值模拟中心北京100022

本文采用紊流模型对大直径单晶硅在垂直磁场及勾形磁场作用时熔体内动量及热量输运作了数值模拟。采用有限体积法离散控制方程,采用SIMPLE((Semi-implicit Method for Pressure Linked Equations)算法耦合压力和速度场。对无磁场、垂直... 详细信息

本文采用紊流模型对大直径单晶硅在垂直磁场及勾形磁场作用时熔体内动量及热量输运作了数值模拟。采用有限体积法离散控制方程,采用SIMPLE((Semi-implicit Method for Pressure Linked Equations)算法耦合压力和速度场。对无磁场、垂直磁场及勾形磁场作用下熔体内的传输特性进行了比较。数值计算结果表明,垂直磁场对动量及热量的分布具有双重效应。垂直磁场强度过大,不利于晶体生长。随着勾形磁场强度的增加,熔体内子午面上的流动减弱,并且紊流强度也相应降低。

关键词：提拉法单晶硅磁场紊流模型

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一维铝背栅单晶硅薄膜太阳能电池光吸收分析

光子学报 2015年第11期44卷 119-125页

作者：陈科汪园园郑红梅於孝朋合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽省数字化设计与制造重点实验室合肥230009

分别以铝、银、硅为一维背栅设计了三种单晶硅结构的薄膜太阳能电池.利用时域有限差分法,在入射光为300nm^1100nm的波长段,计算了三种背栅材料的单晶硅薄膜太阳能电池单晶硅层的光吸收效率;利用计算所得到的磁场强度分布特点,分析了600n... 详细信息

分别以铝、银、硅为一维背栅设计了三种单晶硅结构的薄膜太阳能电池.利用时域有限差分法,在入射光为300nm^1100nm的波长段,计算了三种背栅材料的单晶硅薄膜太阳能电池单晶硅层的光吸收效率;利用计算所得到的磁场强度分布特点,分析了600nm以上波长段光吸收增强的机理.定义了归一化光吸收密度的概念,以定量衡量给定波段的光吸收效率.通过比较三种太阳能电池的归一化光吸收密度和短路电流密度,发现铝背栅比硅背栅和银背栅能更加有效地提高单晶硅薄膜太阳能电池的全波段光吸收效率.

关键词：光电子学单晶硅时域有限差分法光栅薄膜太阳能电池短路电流密度