一种快速检测单晶硅亚表面损伤层厚度的方法

为了保证单晶硅晶圆在精研与抛光过程中的品质与质量,亟待寻求一种快速、简单、经济的硅材料亚表面损伤程度的检测方法。基于HF溶液对单晶硅损伤层的选择性刻蚀特性,提出一种快速检测单晶硅亚表面损伤层厚度的方法。透射电镜观测结果显示,HF溶液能选择性地刻蚀单晶硅划痕区域的亚表面损伤层,证实了该方法检测结果的有效性。利用该方法研究了载荷和速度对单晶硅亚表面划痕损伤的影响。结果表明,当外加载荷为单晶硅临界屈服载荷的1.1倍及以下时,单晶硅亚表面的划痕损伤层厚度随刻画速度的增大而减小;而当外加载荷达到临界屈服载荷的12.5倍时,单晶硅亚表面的划痕损伤对刻画速度的变化不敏感。该方法可方便快捷地检测单晶硅划痕区域亚表面的损伤层厚度,有望应用于单晶硅晶圆平坦化过程的损伤检测与控制。     

滑动速度对单晶硅在不同接触尺度下磨损的影响

利用纳米划痕仪和液压伺服磨损试验机研究不同接触尺度下滑动速度对单晶硅磨损性能的影响。结果表明:单晶硅在不同接触尺度条件下表现出不同的损伤特征,同时滑动速度对其损伤有很大影响。微观单点接触条件下,单晶硅在低载下的损伤表现为凸起;速度越高,摩擦诱导的非晶层越薄,形成的凸结构越低。随着载荷增加,当接触压力高于单晶硅的硬度时,单晶硅的损伤逐渐转变为沟槽;滑动速度越高,接触区材料的加工硬化越剧烈,沟槽越浅。宏观多点接触条件下,较低的名义接触压力即会在单晶硅表面产生磨损,磨损过程中同时发生犁沟、疲劳和氧化磨损;滑动速度越高,单晶硅表面裂纹萌生得越多,产生的磨屑越细,磨损量越低。该研究结果有助于单晶硅超光滑表面制造的工艺改进以及硅基微机电系统的摩擦学优化设计。     

预塑性应变对纳米压痕硬度尺寸效应的影响

试验研究了不同预塑性应变条件下纯铁纳米压痕硬度的尺寸效应,发现统计存储位错对应的硬度HM0随预塑性应变的变化与材料拉伸应力－应变曲线有很好的对应关系。纯铁预拉伸应变为0～10%时,透射电镜表明样品内位错组态呈等轴状位错胞。随应变的增加,位错密度急剧增加,导致拉伸应力从150 Mpa快速增至320 Mpa,统计存储位错对应的硬度HM0从1.13 Gpa迅速增至2.05 Gpa。然而,随着应变的进一步增加,纯铁样品内位错组态转变为细条状的变形胞,对应的拉伸应力和硬度HM0增长缓慢。研究有助于揭示纳米压痕硬度尺寸效应的起源。     

空间基础零部件超精密抛光技术研究进展

轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等是实现航天器旋转支撑、动力传递、姿态控制、空间探测等功能的核心基础零部件,直接影响航天器的性能、寿命和可靠性。为了确保航天任务顺利进行,空间基础零部件必须拥有优异的使役性能、高的可靠性和长的寿命,其工作面的状态是关键影响因素。为此,基于制造角度,必须不断提高工作面的精度和表面质量。然而,空间基础零部件的工作面多为复杂曲面,且材料包含多种元素和金相组织,可控抛光难度大。从轴承、齿轮、陀螺仪谐振子、反射镜等4种空间基础零部件的特点出发,简要陈述了各自的超精密抛光需求及必要性,分类总结了现有的超精密抛光技术,如应用于轴承的双盘研磨抛光、电化学机械抛光、流变抛光,应用于齿轮的磨粒流抛光、流变抛光、电化学机械抛光,应用于陀螺仪谐振子的流变抛光、飞秒激光和离子束质量调平,以及应用于反射镜的磁流变抛光、计算机控制光学表面成型、气囊抛光、离子束修形抛光等,阐述了各种抛光技术的原理和效果,最后展望了超精密抛光技术的发展方向,以期为空间基础零部件的超精密加工提供借鉴。     

摩擦学尺寸效应及相关问题的思考

根据文献研究,简单阐述了尺寸效应的研究现状、宏观/微观摩擦学的差异。从尺寸大小的角度,提出了应当对摩擦学传统理论有效性、过渡状态摩擦学、摩擦系数、摩擦学与材料、系统结构和物理规律尺寸效应与摩擦学特性的关系等一些摩擦学领域的重要基础问题进行认真思考和系统研究。     

EXPERMENTAL STUDY ON TRANSFORMATION RATCHETING OF SUPERELASTIC NITI ALLOY

超弹性NiTi合金在应力控制循环载荷下会产生峰值应变和谷值应变的循环 累积-相变棘轮行为. 室温实验表明, 峰值应变和谷值应变的演化规 律与加载应力水平和加载波形密切相关; 同时, 在循环加载过程中, 随着 循环周次的增加, 奥氏体名义弹性模量减小, 马氏体名义弹性模量增大, 奥 氏体向马氏体转变的名义开始应力下降, 耗散能降低, 并在一定的循环次数 下趋于一个稳定值. 研究得到了一些有助于后续建立超弹性循环本构模型 的结论.     

超弹性NiTi合金相变棘轮行为的实验研究

超弹性NiTi合金在应力控制循环载荷下会产生峰值应变和谷值应变的循环累积--相变棘轮行为.室温实验表明,峰值应变和谷值应变的演化规律与加载应力水平和加载波形密切相关;同时,在循环加载过程中,随着循环周次的增加,奥氏体名义弹性模量减小,马氏体名义弹性模量增大,奥氏体向马氏体转变的名义开始应力下降,耗散能降低,并在一定的循环次数下趋于一个稳定值.研究得到了一些有助于后续建立超弹性循环本构模型的结论.     

西南交通大学生物摩擦学团队 提出牙齿磨损新模型

<正>前不久,西南交通大学生物摩擦学团队以第一作者和共同通讯作者的名义,与美国阿肯色大学Peter S.Ungar教授团队合作,在美国科学院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,PNAS)上撰文报道了牙齿磨损新模型。该文也被选为6篇亮点论文(particularly interesting articles)之一在期刊目录栏     

C60—聚苯乙烯LB膜摩擦学性能的初步研究

介绍了Ｃ６０－聚苯乙烯（Ｃ６０－Ｐｓｔ）ＬＢ膜的部分研究结果：合成方法、ＬＢ膜制备、用原子力／摩擦力显微镜测试的Ｃ６０－聚苯乙烯ＬＢ膜的表面微观形貌及轻载荷下的摩擦力等微观摩擦学性能。     

压头曲率半径对单晶硅径向纳动损伤的影响

采用纳米压痕仪,研究了不同曲率半径的金刚石压头在单晶硅表面的径向纳动运行行为和损伤特征。结果表明,相对于尖端名义曲率半径,压头在一定压入深度下的等效曲率半径是决定材料纳动损伤的更有效参数。在50mN的峰值载荷下,曲率半径20μm的球形压头在单晶硅表面的径向纳动以弹性变形为主,未观察到明显的纳动损伤;尽管Berkovich压头尖端曲率半径仅为150nm,但其在单晶硅表面产生的纳动损伤却比2μm球形压头轻微。分析其原因,Berkovich压头的等效半锥角为70.32°,远大于2μm球形压头的半锥角42.50°。因此,Berkovich压头在高载下具有更大的等效曲率半径,产生更轻微的纳动损伤。研究结果还表明,在纳动循环初期,2μm球形压头和Berkovich压头在硅表面的接触刚度升高较快,单晶硅表面的加工硬化现象明显;而20μm球形压头基本不引起硅的加工硬化。