检索结果-南通市图书馆

离子注入对单晶锗力学性能影响的分子动力学研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稀有金属材料与工程 2023年第11期52卷 3736-3740页

作者：陆豆豆李珊汤克彬王良涛陈铮昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为改善单晶锗的硬脆力学特征,用分子动力学模拟方法研究了3种不同剂量的离子注入对单晶锗表面的改性机理。分析结果表明,离子注入对锗基体造成了非晶相损伤,纳米压痕过程表现为晶格演化。纳米压痕结果揭示了非晶相的存在能够降低单晶锗... 详细信息

为改善单晶锗的硬脆力学特征,用分子动力学模拟方法研究了3种不同剂量的离子注入对单晶锗表面的改性机理。分析结果表明,离子注入对锗基体造成了非晶相损伤,纳米压痕过程表现为晶格演化。纳米压痕结果揭示了非晶相的存在能够降低单晶锗的硬度和脆性,提高塑性。此外,锗基体的非晶相损伤程度和硬度与离子剂量有关。随着剂量的增加,非晶损伤程度加深,硬度降低。

关键词：纳米压痕分子动力学离子注入单晶锗

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

单晶锗纳米尺度二次划痕特性

有色金属工程 2023年第11期13卷 32-40页

作者：张高赞杨晓京李宗睿李云龙崔杰昆明理工大学机电工程学院昆明650500

现有的单一划痕法磨削机理研究不能反映多个磨粒随机分布所引起的多次划痕之间的相互作用,为了阐明单晶锗磨削过程中多次划痕相互作用对材料去除机理的影响,采用Cube压头对单晶锗进行了不同刻划力的多次刻痕实验。结合Cube压头的几何形... 详细信息

现有的单一划痕法磨削机理研究不能反映多个磨粒随机分布所引起的多次划痕之间的相互作用,为了阐明单晶锗磨削过程中多次划痕相互作用对材料去除机理的影响,采用Cube压头对单晶锗进行了不同刻划力的多次刻痕实验。结合Cube压头的几何形状与刻划表面的弹性回复,建立了划痕硬度模型,并对二次刻划中的划痕深度、应力场、弹性回复率、划痕硬度和摩擦特性进行分析,研究第一次刻划时载荷变化对于后续刻划的影响。结果表明:随着第一次刻划载荷的增大,二次刻划时单晶锗的脆塑转变的临界载荷、临界深度、弹性回复率和划痕硬度均在减少,幂函数对于切向力、法向力与刻划深度的拟合准确度降低;最大主应力增加,导致裂纹不断扩展,最终造成材料发生脆性断裂。

关键词：单晶锗纳米划痕实验弹性回复划痕硬度磨削力学

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

单晶锗材激光电解自耦合协同加工基础研究

单晶锗材激光电解自耦合协同加工基础研究

作者：王超江苏大学

学位级别：硕士

单晶锗具有介电常数高、氧化物稳定性差、电子迁移率强、电荷噪声低等特点,被广泛用于微电子机械系统(MEMS)、太阳能电池、红外光学等领域。然而,单晶锗硬脆性强,传统加工工艺性差,加工过程极易产生机械开裂。以激光、化学腐蚀为代表的... 详细信息

单晶锗具有介电常数高、氧化物稳定性差、电子迁移率强、电荷噪声低等特点,被广泛用于微电子机械系统(MEMS)、太阳能电池、红外光学等领域。然而,单晶锗硬脆性强,传统加工工艺性差,加工过程极易产生机械开裂。以激光、化学腐蚀为代表的特种加工方法也存在着各自不足,如激光加工常伴随着明显的重铸层和热影响区,湿法刻蚀可控性差、制造工艺复杂、室温下蚀除速率低,电解加工效率较低。本文提出一种激光电解自耦合协同的加工方法,利用激光辐照定域提高单晶锗电导率,引入高效定域电解加工,实现激光辐照与电化学阳极溶解自动耦合协同,获得高质量凹坑、微槽等结构,而无需对刀步骤。本文研究工作概括如下:1.提出了激光电解自耦合协同加工方法,并详细阐述了内在机理。基于单晶锗电导率随温度升高而急剧增强的特性,利用激光定域辐照引入局域温度场,可实现单晶锗电导率定域提高;同时,选用合适波长的激光,确保单光子能量大于禁带宽度,可通过光电导效应提高其电导率。上述两方面确保激光辐照可在单晶锗内部诱导生成定域导电通道,进而实现激光辐照与定域电解自动耦合协同。此外,阐述了半导体电解加工原理、法拉第电解定律与电流效率,并对激光电解协同加工中涉及的多种现象进行了理论分析:介绍了Ge/Na NO溶液的界面结构与性质及阳极溶解过程中可能出现的钝化现象;分析了电解液射流提高溶解速率、促进高温区域收缩、抑制浓差极化以及加快产物排出的机理;讨论了电解液内光击穿所致等离子体和空化现象对微加工过程的影响机理。2.开展中性电解液条件下的背向光控电解加工试验,验证激光诱导定域导电通道存在性,并系统研究激光参数、电化学参数以及其他参数对背部所得凹坑形貌的影响规律。通过对加工后的表面表征分析可知,所得凹坑表面附着大量直径约1μm氧化物颗粒,且未形成致密氧化膜,因而无法阻止电解反应,电化学溶解可持续进行。此外,电解凹坑表面无热影响区、无微裂纹、底部光滑平整,反映了较高的表面质量。电解液射流能够及时带走电解产物、促进高温区域收缩、抑制浓差极化,改善凹坑表面加工质量。在所选参数内,当激光功率、外加电压或射流速度增加时,所得凹坑加工形貌由“大而浅”逐渐过渡为“小而深”。参数化分析结果表明,当激光功率为4 W、脉冲频率为0.2 MHz、离焦量为12 mm、外加电压为20 V、射流速度为5.56 m/s、偏置距离为9 mm、电解液通道宽度为3 mm、阴阳极间隙为2 mm、累积有效加工时间为3 min、一次加工1 min间隔10 s时,电解凹坑的圆度和加工质量较为理想。3.在论证激光电解自耦合协同加工机理的基础上,开展了激光电解自耦合同位协同微切槽试验研究。随加工电压的增加,微槽宽度和深度呈增加趋势。参数化分析结果表明,当激光功率为7 W、脉冲频率为0.2 MHz、外加电压为4 V、射流速度为4 m/s、偏置距离为7 mm、电解液通道宽度为2 mm、阴阳极间隙为1.5 mm、加工时间为2 min时,得到的微槽加工形貌较好。4.使用COMSOL构建了背向光控电解加工的多物理场耦合模型,模拟了该工艺下的温度场和电场、气液两相流流场并计算数学模型结果,进一步揭示协同加工机理。模拟结果表明,温度升高显著提高单晶锗局域电导率,增大单晶锗和周围电解液的电流密度,促进阳极溶解。此外,在偏置电解液引入方式下,阴阳极间的狭小流场内部存在气泡,且气泡大小及含量随时间动态变化,并受射流速度影响。本文开展了单晶锗材激光电解自耦合协同加工工艺及仿真研究,验证背向光控电解加工机理的可行性,得到了质量较好的电解凹坑,并构建了激光电解复合加工模型,在此基础上,开展了激光电解协同微切槽试验,验证了激光电解自耦合同位微加工方法的可行性,为后续进一步研究奠定了坚实基础。

关键词：单晶锗皮秒激光光控电解加工机理

二次纳米划痕对单晶锗表面形貌及亚表面缺陷的影响

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

机械科学与技术 2023年

作者：张高赞杨晓京李宗睿李云龙崔杰昆明理工大学机电工程学院

为阐明在超精密研磨加工中由初始刮擦引起的亚表面损伤对后续加工的影响，采用分子动力学方法建立了二次划痕单晶锗的损伤模型，对二次纳米划痕单晶锗的表面形貌和亚表面损伤进行了研究，分析了第一次划痕深度不同时对于二次划痕过程中... 详细信息

为阐明在超精密研磨加工中由初始刮擦引起的亚表面损伤对后续加工的影响，采用分子动力学方法建立了二次划痕单晶锗的损伤模型，对二次纳米划痕单晶锗的表面形貌和亚表面损伤进行了研究，分析了第一次划痕深度不同时对于二次划痕过程中的最大损伤宽度、Von Mises应力、划痕力、温度和亚表面损伤厚度的影响，并通过二次纳米划痕实验适当验证了仿真分析的结论。仿真结果表明：随着第一次划痕深度的增加，单晶锗二次划痕的最大损伤宽度从13.9nm降到9.9nm，切向力从0.12μN降到0.09μN，亚表面损伤厚度从4.34nm降到2.68nm，法向力从0.11μN增加到0.18μN，Von Mises应力没有明显变化，温度有明显的降低；通过多次纳米划痕实验验证了分子动力学仿真结果，并发现单晶锗二次划痕的脆塑转变深度和临界载荷随第一次划痕载荷的增加而降低。为实现单晶锗低损伤研磨加工机制提供理论依据和技术支持。

关键词：超精密研磨分子动力学单晶锗亚表面损伤纳米划痕实验

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

单晶锗激光电解自耦合协同加工基础研究

中国激光 2022年第22期49卷 211-219页

作者：王超朱浩张朝阳蒋子宣杜文武张敏江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

以硅、锗为代表的半导体材料在集成电路芯片、微机电系统等领域得到了广泛应用。针对该类材料硬脆性强、传统加工工艺难以加工的不足,提出了一种激光电化学复合加工方法,利用皮秒激光辐照定域以提高单晶锗的电导率,实现了激光热力效应... 详细信息

以硅、锗为代表的半导体材料在集成电路芯片、微机电系统等领域得到了广泛应用。针对该类材料硬脆性强、传统加工工艺难以加工的不足,提出了一种激光电化学复合加工方法,利用皮秒激光辐照定域以提高单晶锗的电导率,实现了激光热力效应与电化学阳极溶解的自耦合协同加工。阐述了该加工方法的理论依据,设计了背向光控电解试验,进行了机理验证,分析了光控电解所得的凹坑结构的形貌特征,讨论了偏置距离对其的影响规律。在此基础上,将激光热力效应与电化学阳极溶解耦合于单晶锗上表面,开展了激光电解自耦合协同微切槽试验,分析了微槽加工表面的特点,讨论了加工电压对微沟槽尺寸的影响规律。

关键词：激光技术自耦合协同加工激光电解单晶锗表面形貌

单晶锗纳米切削过程应力场分布的分子动力学研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稀有金属材料与工程 2020年第4期49卷 1144-1150页

作者：罗良杨晓京昆明理工大学云南昆明650500

采用分子动力学方法研究了材料原子的应力场分布以及不同刀具角度对应力分布的影响。采用近邻平均法计算了切削过程中不同时刻的hydrostatic应力和von Mises平均应力值。结果表明,在单晶锗的纳米切削过程中,最大平均应力集中于刀具尖端... 详细信息

采用分子动力学方法研究了材料原子的应力场分布以及不同刀具角度对应力分布的影响。采用近邻平均法计算了切削过程中不同时刻的hydrostatic应力和von Mises平均应力值。结果表明,在单晶锗的纳米切削过程中,最大平均应力集中于刀具尖端的亚表面区域,最大应力值为8.6 GPa。在切屑中也有很高的应力值,在4.2 GPa左右。此外,刀具的角度也对应力场的分布有很大影响,绘制了不同刀具角度的切削力曲线。发现,刀具前角对切削力有显著影响。刀具采用负前角切削时切削力最大,而刀具后角对切削力没有影响,这与宏观切削理论相一致。

关键词：单晶锗应力分布分子动力学刀具角度

单晶锗纳米切削过程分子动力学仿真与实验研究（英文）

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

稀有金属材料与工程 2019年第12期48卷 3863-3869页

作者：罗良杨晓京昆明理工大学

为深入理解单晶锗纳米切削特性,提高纳米锗器件光学表面质量,采用三维分子动力学(MD)模拟方法研究了单点金刚石压头与单晶锗表面的接触和滑动过程。研究了压头在滑动切削过程中的材料变形、切削力、切屑堆积、表面形貌尺寸。仿真结果表... 详细信息

为深入理解单晶锗纳米切削特性,提高纳米锗器件光学表面质量,采用三维分子动力学(MD)模拟方法研究了单点金刚石压头与单晶锗表面的接触和滑动过程。研究了压头在滑动切削过程中的材料变形、切削力、切屑堆积、表面形貌尺寸。仿真结果表明,随着垂直载荷的增加,切削力、表面形貌尺寸、切屑堆积在接触过程中逐渐增加,且与切削速度无明显关联。切削过程中切削力波动的根本原因是由于单晶锗晶格破坏引起相变的产生和能量波动。为了验证仿真结果的正确性,使用纳米划痕仪对单晶锗进行了纳米切削实验。实验结果与仿真结果一致,验证了MD模型的正确性和有效性。

关键词：分子动力学单晶锗切削力垂直载荷切削速度

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

单晶锗表面键合光敏染料的研究

光谱学与光谱分析 2003年第2期23卷 403-406页

作者：张成路王兰英张祖训郝纪祥曹子祥潘鑫复兰州大学化学化工学院西北大学化学系陕西西安710069

本文在烯丙醇单体上进行了两种一甲川菁的合成,并用一种新的化学键合法将两种一甲川菁染料键合在抛光的半导体单晶锗表面。将键合有光敏染料的锗片进行了激光Raman光谱及XPS谱测试,结果表明,与对照锗片相比,键合后的锗片表面,锗衬底的... 详细信息

本文在烯丙醇单体上进行了两种一甲川菁的合成,并用一种新的化学键合法将两种一甲川菁染料键合在抛光的半导体单晶锗表面。将键合有光敏染料的锗片进行了激光Raman光谱及XPS谱测试,结果表明,与对照锗片相比,键合后的锗片表面,锗衬底的一级拉曼峰强度减少,并在600～3200cm^(-1)范围内出现了与键合颜料分子相应的拉曼频移;在XPS谱中,分别进行了C,N,O,S,卤素等原子的谱图分析,证实了键合颜料后半导体单晶锗表面增加了C—N,S—C,C—O等键,结果与键合的颜料分子结构相符,表明两种光敏染料通过锗氧键共价键合于锗表面。

关键词：单晶锗表面键合光敏染料半导体材料敏化

红外光学材料单晶锗固结磨料研磨加工特性研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第12期37卷 179-186页

作者：郝益群杨晓京袁锐波姚同昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为实现单晶锗高质高效研磨加工,采用固结磨料研磨加工方式,以单晶锗的表面粗糙度和材料去除率为评价指标,通过单因素实验和正交实验,研究研磨垫磨粒大小和研磨参数(研磨盘转速、研磨压力、研磨时间)对固结磨料研磨加工特性的影响规律。... 详细信息

为实现单晶锗高质高效研磨加工,采用固结磨料研磨加工方式,以单晶锗的表面粗糙度和材料去除率为评价指标,通过单因素实验和正交实验,研究研磨垫磨粒大小和研磨参数(研磨盘转速、研磨压力、研磨时间)对固结磨料研磨加工特性的影响规律。结果表明:采用磨粒粒度为W 8-12的金刚石研磨垫可以同时兼顾单晶锗的表面质量和加工效率;研磨参数对单晶锗表面粗糙度的影响相对较小,影响单晶锗材料去除率的显著因素顺序为研磨盘转速>研磨时间>研磨压力;以材料去除率为目标的最佳研磨参数为:研磨盘转速80 r/min,研磨压力9 kPa,研磨时间4 min;通过响应曲面分析得到研磨盘转速和研磨压力的交互作用对材料去除率的影响较大。研究结果可为单晶锗研磨加工中工艺参数的选择提供指导。

关键词：单晶锗固结磨料研磨加工材料去除率