МИКРОСПЕКТРАЛЬНОЕ РАМАНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ НА УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЯХ БАЛКИ КАНТИЛЕВЕРА
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-53-57
Аннотация
Изучены изгибные упругие деформации монокристаллического кремния с помощью микроспектрального рамановского рассеяния. Представлены результаты исследований наноразмерных знакопеременных сдвигов основного пика микроспектрального рамановского рассеяния в балке кантилевера из монокристаллического кремния при воздействии на нее изгибных напряжений. Определена максимальная величина рамановского сдвига, характерного для пика кремния (518 см−1), при которой еще сохраняется упругость. Она составила 8 см−1, что соответствовало приложенной деформации 4 ГПа. Приведены трехмерные карты распределения внутренних напряжений при разных уровнях деформирования, вплоть до необратимых изменений и хрупкого разрушения исследуемых образцов, на которых наглядно показаны области сжатия, растяжения и недеформированная. Представлено качественное обоснование возрастания прочности микроразмерной балки кантилевера за счет размерного эффекта (малой ее толщины — 2 мкм), которое согласуется с расчетами реальных физических параметров, выполненными в программной среде SolidWorks с помощью модуля SimulationXpress. Установлено значение относительной деформации поверхности балки, которое составило 2 %, и получено подтверждение изменения периода кристаллической решетки кремния с 0,54307 до 0,53195 нм численными методами по алгоритму Бройдена—Флетчера— Гольдфарба—Шанно.
Об авторах
А. П. Кузьменко
Региональный центр нанотехнологий, 305040, Россия, Курск, ул. 50 лет Октября
Россия
доктор физ.−мат. наук, директор
Россия
доктор физ.−мат. наук, директор
Д. И. Тимаков
Региональный центр нанотехнологий, Юго−Западный государственный университет, 305040, Россия, Курск, ул. 50 лет Октября
Россия
кандидат физ.−мат. наук, научный сотрудник, аспирант
Россия
кандидат физ.−мат. наук, научный сотрудник, аспирант
Список литературы
1. De Wolf, I. Micro−Raman spectroscopy to study local mechanical stress in silicon integrated circuits / I. De Wolf // Semicond. Sci. Technol. – 1996. – V. 11. – P. 139—154.
2. Gundel, P. Micro−spectroscopy on silicon wafers and solar cells / P. Gundel, M. C. Schubert, F. D. Heinz, R. Woehl, J. Benick, J. A. Giesecke, D. Suwito, W. Warta // Nanoscale Res. Lett. – 2011. – V. 6.
3. Amera, M. S. Induced stresses and structural changes in silicon wafers as a result of laser micro−machining / M. S. Amera, L. Dosserb, S. LeClairc, J. F. Maguire // Appl. Surf. Sci. – 2002. – V. 187. – P. 291—296.
4. Dmitriev, S. V. Effect of elastic deformation on phonon spectrum and characteristics of gap discrete breathers in crystal with NaCl-type structure / S. V. Dmitriev, Yu. A. Baimova // Techn. Phys. Lett. – 2011. – V. 37, Iss. 5. – P. 451—454.
5. Kuzmenko, A. P. Domain wall structure of weak ferromagnets according to Raman / A. P. Kuzmenko, P. V. Abakumov, M. B. Dobromyslov // J. Magnetism and Magnetic Mater. – 2012. – V. 324. – P. 1262—1264.
6. Malygin, G. A. Influence of the transverse size of samples with micro−and nano−grained structures on the yield and flow stresses / G. A. Malygin // Phys. solid state. – 2012. – V. 54, N 3. – P. 559—567.
7. Chaojun, Ouyang. Combined influences of micro-pillar geometry and substrate constraint on microplastic behavior of compressed single-crystal micro−pillar: Two−dimensional discrete dislocation dynamics modeling, / Chaojun Ouyang, Zhenhuan Li, Minsheng Huang, Lili Hu, Chuantao Hou // Mater. Sci. and Eng. A. – 2009. – V. 526. – P. 235—243.
8. Omel’chenko, S. Reversible changes in the structure of zinc sulfide crystals during elastic deformation / S. Omel’chenko, M. Bulanyi // Phys. solid state. – 1997. – V. 39, N 7. – P. 1091—1093.
Рецензия
Для цитирования:
Кузьменко А.П., Тимаков Д.И. МИКРОСПЕКТРАЛЬНОЕ РАМАНОВСКОЕ РАССЕЯНИЕ НА УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЯХ БАЛКИ КАНТИЛЕВЕРА. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(1):53-57. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-53-57
For citation:
Kuzmenko A.P., Timakov D.I. STRESS TOPOLOGY WITHIN SILICON SINGLE-CRYSTAL CANTILEVER BEAM. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(1):53-57. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-1-53-57
Просмотров:
688
Послать статью по эл. почте 