第三代半导体碳化硅器件优异的物理、化学和力学性能，如电子能带结构[1]、优异的光学性能[2]、优异的热导率[3]、较高的化学惰性和优异的耐腐蚀性[4]，使其在微/纳机电系统，核燃料组件、微电子元件和光电子器件等方面有广阔的应用前景
第三代半导体碳化硅器件，也是微电子整流器、微型探测器与传感器以及微型集成电路等国家重大亟需领域的核心器件
但是，微/纳机电系统的微型半导体电子元器件在复杂工况耦合因素影响下和频繁往复接触运动中，表面产生的黏着磨损使其耐久性服役寿命短、残次品率高和接触力学性能下降[5]
微/纳机电系统的微齿轮传动啮合部和轴承滚珠与滚道循环摩擦接触部位，以及硬盘存储器的磁头与磁盘往复滑动接触部位，在微观表/界面力、高速重载、极端使役温度耦合诱导下两器件表面产生黏着磨损，使半导体器件因脆性断裂产生磨粒而粘附于器件表面，导致微机电系统元器件接触失效和产生巨大的摩擦能耗[6]
了解在极端使役温度半导体器件接触时的动态变形特性和定量评估其接触力学性能和知悉元器件的损伤机制，有利于延长半导体器件的服役寿命
因此，深入研究半导体碳化硅器件的亚表层损伤行为、接触力学性能、相变转化规律并揭示其亚表层微观塑性特性与破坏机制显得极为必要
目前对半导体器件接触的研究主要集中于分子动力学模拟(MD)，主要研究其接触的微观力学变形行为与损伤机制
Zhang等[7]用MD法研究了单晶硅纳米压痕变形机制，发现受载下的单晶硅原子发生立方结构向体心结构的相变结构转化，并在压痕接触周围产生大量的非晶结构原子
Zhao等[8]用MD法研究了温度对单晶硅力学性能的影响，发现随着温度的降低单晶硅的弹性模量增大
Chen等[9]用MD法研究了温度对单晶硅纳米压痕接触变形的影响，发现受载下的单晶硅发生相变结构转化，使受载区域的接触原子粘附于探针的外表面，并随温度的升高粘着原子数量逐渐增多
施渊吉等[10]用MD法研究了多晶碳化硅纳米压痕的变形行为
结果表明，随着温度的升高多晶碳化硅的承载性能逐渐下降，位错从晶界形核处逐渐长大并向晶体内部扩张，最终形成位错环结构
另有相关学者研究了碳化硅位错滑移和无定形发生控制的相关塑性变形行为[11~14]
Zhao等[15]从微观角度揭示了β-SiC材料在室温下的塑性变形行为和脆性断裂特征
结果表明，表面裂纹的形貌对宏观力学性能有显著的影响
Kondo等[16]研
声明：
“单晶碳化硅接触中亚表层损伤与破坏机理的原子尺度分析” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
919
编辑：中冶有色网
来源：王胜,周俏亭,占慧敏,陈晶晶
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
2025年06月06日 ~ 08日 
