НЕКОТОРЫЕ МЕХАНИЗМЫРАЗРУШЕНИЯ КОВАЛЕНТНЫХ КРИСТАЛЛОВ ПРИ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
(Times New Roman, цвет чёрный, размер шрифта 16, полужирный, заглавные буквы, 1 интервал)
Смирнова В. А. – студентка направления подготовки …….
Научный руководитель: (при необходимости)
Литвинов И. Н. – канд. физ.-мат. наук., доцент кафедры ……
(Times New Roman, размер шрифта 14, 1 интервал)
(фото по желанию)
Несмотря на то, что полупроводниковые кристаллы имеют наиболее совершенную структуру из всех известных твердых тел, у них так же, как у металлов и стекол, наблюдается большое несоответствие между теоретической и реальной прочностью. Практически измеренные значения предела прочности σlim полупроводниковых материалов обычно на 1-2 порядка ниже теоретических оценок. Понижение прочности может быть связано, в первую очередь, с поверхностными дефектами и с присутствием в полупроводниковых материалах различного рода микро- или макродефектов. Современными методами [1] обработки поверхности …….(актуальность, состояние проблемы)
(Times New Roman, размер шрифта 12, 1,15 интервал)
Цель работы: на основе структурных исследований выяснить возможные механизмы разрушения ковалентных кристаллов (Si, Ge) при низкотемпературном (Т<0,35Тпл) деформировании. ……
(Times New Roman, размер шрифта 12, 1,15 интервал)
Разрушение взрывообразное
(возможно разбитие доклада на подразделы)
Наблюдается обычно в тех случаях, когда кристалл подвергается медленному нагружению одноосным сжатием до очень высоких напряжений (0,5 – 2) ГПа при Т≤0,35Тпл, а затем почти мгновенно разгружается. Результатом является его взрывообразное разрушение с диспергированием на пылеобразные частицы. Структурные наблюдения деформированных кристаллов позволили выявить слоевую неоднородность в распределении ростовых дефектов состоящих из выделений типа SiхОу и мелких дислокационных петель (рис. 1), являющихся концентраторами напряжений. На следующем рис. 2 наглядно иллюстрировано проявление диффузии ТД вблизи концентраторов напряжений: у бокового ребра, от которого ответвляются дорожки из ТД и около включения (обозначено рамкой), окруженного вакансионным диском. ……..(Times New Roman, размер шрифта 12, 1,15 интервал)
(1)
Текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст
(Times New Roman, размер шрифта 12, 1,15 интервал)
Рисунок 1 – Микроструктура дефектов в полосах слоевого роста образца Si, деформированного сжатием ступенями (∆σ=1,2 кгс/мм2) вдоль [111] при комнатной температуре. Скорость деформирования 
»10-5 с-1, наибольшее напряжение сжатия sm = 50 кгс/мм2. Снято на боковой поверхности (112) образца. На снимке обозначено: 1 – преципитаты, 2 – дислокационные петли
Рисунок 2 – Иллюстрация проявления диффузионных процессов на боковой поверхности (111) у ребра образца Ge, деформированного циклами сжатия-разгрузки с одновременным ультразвуковым (УЗ) облучением. Максимальное напряжение sm = 50 кгс/мм2, длительность цикла 2 часа, полное время испытаний составляло сутки при УЗ облучении на частоте 22,5 кГц и плотности мощности 5 Вт/см2. Температура испытаний 310 К
Разрушение скалыванием
Следствием перераспределения ТД при наличии градиента напряжения может быть скалывание кристалла. Такое перераспределение проявляется наиболее интенсивно в приповерхностных слоях за счет миграции атомов в направлении спада напряжения и встречного диффузионного перемещения вакансий. Последние результаты [2] показали большую разницу в коэффициентах диффузии межузельных атомов и вакансий (DI>>DV, где DI= 3,2 ·10-4 см2/с, DV=4,2 ·10-9 см2/с). Близкие значения для DV в Ge и Si были получены также в [1]. Так, в экспериментах по одноосному деформированию Ge с одновременным УЗ облучением наблюдается откалывание части кристалла вдоль бокового ребра (рис. 3 а, б).
а б
Рисунок 3 а – скол на стыке боковых граней образцов после деформирования с ультразвуковым облучением, оптический снимок;
б – скол части кристалла по границе скопления межузельных атомов в области стыка боковых граней;
Текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст
Таблица 1 – Название таблицы
| № | R1 | R2 | R3 | R4 | … | ||||
| … | |||||||||
Текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст
(Times New Roman, размер шрифта 12, 1,15 интервал)
(2)
Текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст, текст
(Times New Roman, размер шрифта 12, 1,15 интервал)
Выводы. В работе рассмотрены два возможных механизма разрушения ковалентных кристаллов (Ge, Si) при низкотемпературном деформировании одноосным сжатием с одновременным УЗ облучением. В качестве начальной стадии рассмотрена диффузионная стадия формоизменения включения и эволюция в процессе выдержки под нагрузкой, создающая критическую ситуацию по пиковым напряжениям, превышающим прочность кристалла на разрыв. Разрушение скалыванием обусловлено перераспределением точечных дефектов при наличии градиента напряжений: более высокий коэффициент диффузии для межузельных атомов обусловливает их перемещение и группирование на некотором расстоянии от ребра, в то время как вакансии, имея более низкий коэффициент диффузии, скапливаются вблизи ребра и объединяются в поры. Откалывание кристалла происходит по контуру скопления межузлий и развивается с поверхности, где их плотность достигает максимального значения.
(по желанию)
1. Готра З. Ю. Технология микроэлектронных устройств / З. Ю. Готра. – М.: Радио и связь, 1991. – 528с.
2. ……………..
3. ……………….
(Литература гост 7.1-2003)