Механические свойства нитевидных кристаллов кремния и германия при внешних воздействиях и методы их изучения

• Автор: Ермаков, Александр Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 322 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ОБРАЗЦЫ, ПРИБОРЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
1.1. Материалы, оборудование и методики для исследований (обзор)
1.2. Образцы и их подготовка для исследований
1.3. Морфология и структура НК, ростовые дефекты поверхности и объема
1.4. Установка для исследования комплекса механических свойств НК
1.5. Методика крепления НК в испытательной машине
1.6. Методики механических испытаний
1.7. Устройства и методики для испытания НК на изгиб
1.8. Методики создания контактов и немеханических воздействий на НК
1.9. Методика наклейки НК на подложки из различных материалов '
1.10. Методика и аппаратура для исследования термоэффекта НК
1.11. Методика и аппаратура для исследования тензоэффекта НК
1.12. Основные результаты, выводы и заключение по главе
Глава 2. ВЛИЯНИЕ УПРУГИХ И ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИСХОДНО БЕЗДИСЛОКАЦИОННЫХ НК. НАЧАЛЬНАЯ СТАДИЯ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
2.1. Механические свойства монокристаллов кремния и германия (обзор)
2.2. Полные диаграммы активной деформации при высокой температуре
2.3. Полные диаграммы деформации кручением НК Ge в диапазоне
температур от 300 до 1100 К
2.4. Упругие свойства и прочность НК
2.5. Ползучесть нитевидных Кристалов кремния и германия
2.6. Микропластичность при циклировании на герцевых частотах НК Ge
2.7. Релаксация напряжений в НК кремния и германия
2.8. Модели начальной стадии пластической деформации исходно бездислокационных НК полупроводников
2.9. Основные результаты и выводы по главе
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ТОКОВЫХ, УПРУГИХ И ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ИЗМЕНЕНИЕ
СТРУКТУРЫ НК КРЕМНИЯ И ГЕРМАНИЯ
3.1. Влияние внешних воздействий на структуру и свойства твёрдых тел (обзор)
3.2. Ползучесть и релаксационные явления в предварительно деформированных кручением НК при внешних упругих и тепловых воздействиях
3.3. Природа и механизм дислокационного возврата формы при отжиге пластически деформированных НК кремния и германия
3.4. Особенности низкочастотного внутреннего трения в пластически деформированных НК кремния и германия
3.5. Локальные высокоинтенсивные воздействия импульсом электрического тока и его влияние на механические свойства НК кремния
3.6. Первые экспериментальные факты пластичности и разрушения НК кремния при комнатной температуре и воздействии малой (< 105Па) осевой нагрузки растяжения и серий импульсов
3.7. Упругопластический переход. Микропластичность НК кремния при комнатной температуре в условиях воздействия малой осевой нагрузки
растяжения и импульсов электрического тока
3.8. Эффекты разупрочнения и локализации макроскопической пластической деформации НК 81 при комнатной температуре в условиях
воздействия импульсами тока и малой осевой нагрузки растяжения
3.9. Разрушение НК кремния при комнатной температуре в условиях воздействия импульсами тока и малой осевой нагрузки растяжения
3.10. Основные результаты, выводы и заключение по главе
Глава 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НК И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ИХ ОСНОВЕ.
4.1. Электрические свойства НК кремния и германия (обзор).
4.2. Электрические свойства контактов к НК кремния

4.3.Термопреобразователи на основе НК кремния и их применение
4.4. Тензосвойства НК кремния
4.5.Тензопреобразователи на основе НК кремния и их применение
4.6. Электрические свойства измерительного микрокомпозита
на основе НК кремния
4.7. Измерительные микрокомпозиты и возможности их применения
4.8. Электрические свойства измерительного микромодуля на основе НК Si
4.9. Измерительные микромодули и возможности их применения
4.10. Преобразователи, измерительные микрокомпозиты и
микромодули на основе НК кремния с р-n переходом
4.11. Датчики физических величин с улучшенными метрологическими характеристиками на основе НК кремния с р-n переходом
4.12. Основные результаты, выводы и заключение по главе
Глава 5. ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СТРУКТУРОЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЁВ И РАСШИРЕНИЕ ГРАНИЦ ПРИМЕНЕНИЯ НК КРЕМНИЯ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ
5.1. Разработка способа обработки поверхностных слоев НК в условиях упругих и тепловых воздействий. Получение НК кремния с
заданным распределением дислокаций
5.2. Исследование возможностей применения НК Si и Ge для разработки способа и создания физических основ получения в материале высокой поглощательной способности механических колебаний
5.3.Исследование возможностей создания КМ и изделий из КМ
с высокой демпфирующей способностью
5.4. Применение НК кремния при разработке и исследовании
свойств композиционных материалов
5.5. Основные результаты и краткие выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Литература
Приложение

валось устройство, состоявшее из пуансонов и матрицы (рис.1.12). Устройство позволило исследовать одновременно двадцать и более образцов. Пуансоны и матрица изготавливались из жаропрочной стали. Корпус матрицы разъёмный и состоял из двух одинаковых частей 1 и 2 с отверстиями заданных диаметров для пуансонов. По диаметру отверстий матрицы изготовлены пуансоны 3 с утолщениями на концах, что облегчало пуансону занимать устойчивое положение в матрице. В матрице и пуансонах сделаны проточки, позволившие ориентировать НК в плоскости изгиба (схемы д, е). При этом напряжения были распределены неравномерно по сечению НК и как при кручении, имели максимальное значение на поверхности НК в плоскости его изгиба (е). Максимальные упругие деформации на поверхности НК при изгибе ем =d / 2Rn, где d -диаметр НК; Rn - радиус проточки в матрице. По мере вдавливания пуансона реализовывалось трёх- (з), четырёх- (и), п- точечное или распределённое (к) нагружение. Максимальная деформация изгиба НК определялась радиусом пуансона.
1.8. Методики создания контактов и немеханических воздействий на НК.
Методика и установка для создания контактов к НК точечно-дуговой микросваркой. Контакты к ненаклеенным НК Si создавали в установке (рис. 1.13) на базе оптического микроскопа. НК помещали в спирт служивший защитной и теплоотводящей средой. Контактная платиновая проволока 1 диаметром ~ 25-10'бм закреплялась в захват 2, способный перемещаться в трёх взаимноперпендикулярных направлениях, и прижималась к поверхности НК в месте создания контакта. Туда же с помощью манипулятора подводили графитовый электрод 3. На электроды 2 и 3 подавалось регулируемое питание 4. Температура эвтектики Si - Pt ~ 1100К, что обеспечивало широкую температурную область применения НК. Если на конце Pt-проволоки образовался шарик в процессе сварки, то качество контакта- низкое. Отсутствие шарика на конце Pt-проволоки свидетельствовало о хорошем ее сплавлении с НК. Контакт считался механически прочным, если прочность контакта и Pt проволоки - сопоставимы. Точнее механическая прочность контакта определялась расчётным путём или методом последовательного сошлифовывания. Контакты считались омичными, если падения напряжений при токах противоположной полярности примерно одинаковы и сопротивления контактов составляли -0,1-1% от общего сопротивления НК. Подготовительные one-