Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Động lực học phân tử trong xử lý nano bề mặt silicon đơn tinh thể bị cấy ion
Tóm tắt
Các mô phỏng động lực học phân tử ba chiều được thực hiện để nghiên cứu cơ chế của quá trình xử lý nano trên bề mặt silicon đơn tinh thể bị cấy ion. Sự biến đổi mạng tinh thể được quan sát trong quá trình cấy ghép và nano-nén thông qua hàm phân phối bán kính và tiêu chí phát hiện hư hỏng hình học. Quá trình nano-nén được mô phỏng để nghiên cứu các thay đổi của tính chất cơ học. Phân tích cấy ghép cho thấy sự tồn tại của pha vô định hình. Quá trình nén cho thấy sự tiến hóa của mạng tinh thể, điều này có lợi cho việc giảm nứt gãy trong quá trình xử lý. Kết quả nén tiết lộ sự giảm độ giòn và độ cứng của bề mặt được cấy. Luồng ion có tỷ lệ thuận với mức độ hư hỏng, và ngược lại với độ cứng của vật liệu. Các thí nghiệm về cấy ion, nano-nén, nano-vết cắt và cắt nano đã được thực hiện để xác minh kết quả mô phỏng.
Từ khóa
#động lực học phân tử #silicon đơn tinh thể #cấy ion #xử lý nano #thuộc tính cơ học #biến đổi mạng tinh thểTài liệu tham khảo
Neo W K, Kumar A S, Rahman M et al. A review on the current research trends in ductile regime machining[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2012, 63(5–8): 465–480.
Azimi S, Song J, Dang Z Y et al. Three-dimensional silicon micromachining[J]. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2012, 22(11): 113001.
Fang F Z, Venkatesh V C. Diamond cutting of silicon with nanometric finish[J]. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 1998, 47(1): 45–49.
Nakasuji T, Kodera S, Hara S et al. Diamond turning of brittle materials for optical components[J]. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 1990, 39(1): 89–92.
Yoshino M. Finite element simulation of plane strain plastic-elastic indentation on single-crystal silicon[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2001, 43(2): 313–333.
Fang F Z, Chen Y H, Zhang X D et al. Nanometric cutting of single crystal silicon surfaces modified by ion implantation[J]. CIRP Annals — Manufacturing Technology, 2011, 60(1): 527–530.
Plimpton S. Fast parallel algorithms for short-range molecular dynamics[J]. Journal of Computational Physics, 1995, 117(1): 1–19.
Pelaz L, Marqués L A, Barbolla J. Ion-beam-induced amorphization and recrystallization in silicon[J]. Journal of Applied Physics, 2004, 96(11): 5947–5976.
Fang F Z, Wu H, Liu Y C. Modelling and experimental investigation on nanometric cutting of monocrystalline silicon[J]. International Journal of Machine Tool and Manufacture, 2005, 45(15): 1681–1686.
Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems[J]. Physical Review B, 1988, 37(12): 6991–7000.
Stephenson P C L, Radny M W, Smith P V. A modified Stillinger-Weber potential for modelling silicon surfaces [J]. Surface Science, 1996, 366(1): 177–184.
Mylvaganam K, Zhang L C. Nanotwinning in monocrystalline silicon upon nanoscratching[J]. Scripta Materialia, 2011, 65(3): 214–216.
Hofsäss H, Zhang K, Gehrke H G et al. Propagation of ripple patterns on Si during ion bombardment[J]. Physical Review B, 2013, 88(7): 075426.
Morozov S N. Secondary ion emission under the bombardment of Si by multiply charged Siq+ ions[J]. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2012, 6(4): 660–663.
Pharr G M, Oliver W C, Harding D S. New evidence for a pressure-induced phase transformation during the indentation of silicon[J]. Journal of Materials Research, 1991, 6(6): 1129–1130.