單晶硅納米磨削亞表面損傷形成機(jī)制及其抑制研究

編號(hào)：FTJS09626

篇名：單晶硅納米磨削亞表面損傷形成機(jī)制及其抑制研究

作者：田海蘭 韓濤 閆少華 易紅星 閆海鵬

關(guān)鍵詞： 分子動(dòng)力學(xué) 單晶硅 納米磨削 亞表面損傷 磨削參數(shù)

機(jī)構(gòu)： 鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院智能工程學(xué)院 河北科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院

摘要： 硅晶圓納米磨削過(guò)程中產(chǎn)生的亞表面損傷限制了其使用壽命,亟需研究納米磨削過(guò)程中單晶硅的亞表面損傷形成機(jī)制和抑制方法。文章首先建立了單晶硅納米磨削的分子動(dòng)力學(xué)仿真模型,研究其亞表面損傷形成機(jī)制。隨后研究了磨削參數(shù)對(duì)磨削過(guò)程中磨削力、磨削溫度以及亞表面損傷形成的影響機(jī)制。最后提出了單晶硅納米磨削的損傷抑制策略。結(jié)果表明:單晶硅納米磨削過(guò)程中結(jié)構(gòu)相變和非晶化是其主要亞表面損傷形成機(jī)制。原始的Si-Ⅰ相在擠壓和剪切作用下形成了Si-Ⅱ相、Si-Ⅲ相、Si-Ⅳ相、bct5-Si相以及非晶。磨削深度增加導(dǎo)致了磨削力和磨削溫度升高,而磨削速度的增加導(dǎo)致磨削力減小,磨削溫度升高。磨削力增大是導(dǎo)致亞表面損傷嚴(yán)重的主要原因,而一定程度的高溫有利于抑制單晶硅的亞表面損傷。在納米磨削單晶硅時(shí),可通過(guò)減小磨削深度和提升磨削速度來(lái)實(shí)現(xiàn)亞表面損傷的抑制。