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利用维氏和玻氏压头表征半导体材料断裂韧性
被引量：
5
1
作者
刘明
侯冬杨
高诚辉
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期413-423,I0002,共12页
压痕法是测量材料断裂韧性(K_(IC))的常用方法之一,如何根据不同的材料、不同的压头选择适合的公式,是当前面临的一大问题.因此,在不同载荷下对单晶硅(111)和碳化硅(4H-SiC,0001面)这两种半导体材料进行了维氏微米硬度和玻氏纳米压痕实...
压痕法是测量材料断裂韧性(K_(IC))的常用方法之一,如何根据不同的材料、不同的压头选择适合的公式,是当前面临的一大问题.因此,在不同载荷下对单晶硅(111)和碳化硅(4H-SiC,0001面)这两种半导体材料进行了维氏微米硬度和玻氏纳米压痕实验,对实验产生的裂纹长度c进行了统计分析,并采用13个压痕公式计算材料的K_(IC),开展了微米划痕实验,验证压痕法评估半导体材料K_(IC)的适用性.研究结果表明:为了消除维氏压痕实验产生的c的固有离散性,需要多次测量取平均值;裂纹长度与压痕尺寸的比值随压痕载荷的增大而增大;材料的裂纹类型与载荷相关且低载荷下表现为巴氏裂纹,高载荷下表现为中位裂纹;与微米划痕实验得到的单晶硅和碳化硅材料的K_(IC)平均值(分别为0.96 MPa·√m和2.89 MPa·√m)相比,在同一压头下无法从13个公式中获得同时适用于单晶硅和碳化硅材料的压痕公式,但在同一材料下可以获得同时适用于维氏和玻氏压头的K_(IC)计算公式;基于中位裂纹系统发展而来的压痕公式更适合用于评估半导体材料的K_(IC),且维氏压头下的KIC与玻氏压头下K_(IC)的关系不是理论上的1.073倍,应为1.13±0.01倍.
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关键词
压痕法
维
氏
压头
玻氏压头
断裂韧性
半导体材料
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职称材料
反应烧结SiC陶瓷脆性去除特征及刻划力波动行为
被引量：
3
2
作者
李志鹏
张飞虎
孟彬彬
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期632-639,共8页
主要研究不同加工深度及压头形状刻划条件下反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷脆性去除特征和刻划力波动行为之间的关系。采用半径分别为400nm的金刚石玻氏压头以及8.7μm的圆锥压头进行恒切深刻划,并利用扫描电子显微镜对刻划后的SiC陶瓷表...
主要研究不同加工深度及压头形状刻划条件下反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷脆性去除特征和刻划力波动行为之间的关系。采用半径分别为400nm的金刚石玻氏压头以及8.7μm的圆锥压头进行恒切深刻划,并利用扫描电子显微镜对刻划后的SiC陶瓷表面进行测量。最后,通过Daubechies小波进行横向力和切向力信号分解,并结合划痕表面损伤形式,给出不同细节信号及近似信号与加工损伤的联系。实验结果表明:对于圆锥压头,随着加工深度的增大,表面形貌为塑性挤出、微破碎和大面积表面破碎共存的形式。此外,在脆性断裂去除情况下,随着压头尖端半径的减小,破碎程度增加且刻划力信号能量由低频段逐渐扩散到整个频域。同时低频段的能量逐渐占据主要地位。不同程度的表面微破碎及边缘微破碎对刻划力细节信号分量贡献较大。反应烧结碳化硅结构本身差异以及缺陷引起的大面积断裂是刻划力波动能量的主要来源,而且随着加工深度的增大而增大。
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关键词
RB-SIC
脆性断裂
小波分析
刻划力
玻氏压头
圆锥
压头
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职称材料
题名
利用维氏和玻氏压头表征半导体材料断裂韧性
被引量：
5
1
作者
刘明
侯冬杨
高诚辉
机构
福州大学机械工程及自动化学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期413-423,I0002,共12页
基金
国家自然科学基金(51705082,51875106)
晋江市福大科教园区发展中心科研项目(2019-JJFDKY-11)资助。
文摘
压痕法是测量材料断裂韧性(K_(IC))的常用方法之一,如何根据不同的材料、不同的压头选择适合的公式,是当前面临的一大问题.因此,在不同载荷下对单晶硅(111)和碳化硅(4H-SiC,0001面)这两种半导体材料进行了维氏微米硬度和玻氏纳米压痕实验,对实验产生的裂纹长度c进行了统计分析,并采用13个压痕公式计算材料的K_(IC),开展了微米划痕实验,验证压痕法评估半导体材料K_(IC)的适用性.研究结果表明:为了消除维氏压痕实验产生的c的固有离散性,需要多次测量取平均值;裂纹长度与压痕尺寸的比值随压痕载荷的增大而增大;材料的裂纹类型与载荷相关且低载荷下表现为巴氏裂纹,高载荷下表现为中位裂纹;与微米划痕实验得到的单晶硅和碳化硅材料的K_(IC)平均值(分别为0.96 MPa·√m和2.89 MPa·√m)相比,在同一压头下无法从13个公式中获得同时适用于单晶硅和碳化硅材料的压痕公式,但在同一材料下可以获得同时适用于维氏和玻氏压头的K_(IC)计算公式;基于中位裂纹系统发展而来的压痕公式更适合用于评估半导体材料的K_(IC),且维氏压头下的KIC与玻氏压头下K_(IC)的关系不是理论上的1.073倍,应为1.13±0.01倍.
关键词
压痕法
维
氏
压头
玻氏压头
断裂韧性
半导体材料
Keywords
indentation method
Vickers indenter
Berkovich indenter
fracture toughness
semiconductor material
分类号
TG115.57 [金属学及工艺—物理冶金]
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职称材料
题名
反应烧结SiC陶瓷脆性去除特征及刻划力波动行为
被引量：
3
2
作者
李志鹏
张飞虎
孟彬彬
机构
哈尔滨工业大学机电工程学院
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期632-639,共8页
基金
国家973重点基础研究发展计划资助项目(No.2011CB013202)
国家重点研发计划资助项目(No.2016YFB1102204)
文摘
主要研究不同加工深度及压头形状刻划条件下反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷脆性去除特征和刻划力波动行为之间的关系。采用半径分别为400nm的金刚石玻氏压头以及8.7μm的圆锥压头进行恒切深刻划,并利用扫描电子显微镜对刻划后的SiC陶瓷表面进行测量。最后,通过Daubechies小波进行横向力和切向力信号分解,并结合划痕表面损伤形式,给出不同细节信号及近似信号与加工损伤的联系。实验结果表明:对于圆锥压头,随着加工深度的增大,表面形貌为塑性挤出、微破碎和大面积表面破碎共存的形式。此外,在脆性断裂去除情况下,随着压头尖端半径的减小,破碎程度增加且刻划力信号能量由低频段逐渐扩散到整个频域。同时低频段的能量逐渐占据主要地位。不同程度的表面微破碎及边缘微破碎对刻划力细节信号分量贡献较大。反应烧结碳化硅结构本身差异以及缺陷引起的大面积断裂是刻划力波动能量的主要来源,而且随着加工深度的增大而增大。
关键词
RB-SIC
脆性断裂
小波分析
刻划力
玻氏压头
圆锥
压头
Keywords
RB-SiC
brittle fracture
wavelet analysis
scratch force
Berkvoich indenter
conical indenter
分类号
P228.5.1 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
利用维氏和玻氏压头表征半导体材料断裂韧性
刘明
侯冬杨
高诚辉
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
反应烧结SiC陶瓷脆性去除特征及刻划力波动行为
李志鹏
张飞虎
孟彬彬
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
3
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职称材料
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