超高圧電顕法によるシリコン結晶中の転位歪み場の解析とその破壊力学物性への応用

超高压电子显微镜分析硅晶体位错应变场及其在断裂力学性能中的应用

基本信息

  • 批准号:
    03J07705
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究の目的は,シリコン結晶の延性-脆性遷移(DBT)の機構を超高圧電顕法を駆使して明らかにすることである.このDBT挙動に大きく影響を与える転位は,亀裂先端近傍で発生すると考えられるが,既存のDBTに関する研究は,肝心の亀裂と転位の観察において,数mmのオーダーの巨視的観察しか行われておらず,転位構造を決定できる透過電子顕微鏡法を用いた転位の直接観察はほとんど行われていない.そのような中で本年度は,高温で三点曲げ試験を行い,ノッチ先端に転位を導入し,その周辺を赤外光弾性法により観察し,転位による応力遮蔽場の存在を実験的に示した.そして,加熱後の試料の亀裂先端近傍を,超高圧電顕法を用いて観察し,発生した転位の構造解析を詳細に行い,転位のDBTに及ぼす影響を考察した.まず,亀裂先端の転位による遮蔽場を可視化するために,赤外光弾性法観察を行った,ノッチを導入した試片を1000K付近で三点曲げ試験を行い,試片が破断する前に除荷し,室温にて赤外光弾性観察を行った.その結果,ノッチ先端に転位の応力場に対応した像が観察された.この像と光弾性シミュレーション像とを比較したところ良い一致が見られ,転位による応力場が圧縮場であることが実験的に実証された.次に,シリコン結晶にインデンテーション法で亀裂を導入し,加熱することで亀裂先端に転位を発生させた.すべり面が板面に垂直になっているHinge-type塑性域において,温度の上昇と共に,発生する転位の数が増え,クラック先端の転位密度が増加することが明らかになった.このことより,シリコンの破壊靭性値が,ある温度を境に急激に上昇する鋭い延性-脆性遷移は,亀裂先端近傍での急激な転位の増殖による応力集中緩和によって,説明できることが明らかとなった.
The purpose of this study is to investigate the mechanism of ductile brittle transition (DBT) in crystalline silicon by ultrahigh voltage electro-mechanical method. The study on the influence of DBT on liver function and its position is related to the study on the existing DBT system. The study on liver function and its position is related to the study on the influence of DBT on liver function. This year, the high temperature, three-point curve test, the introduction of the top position, the peripheral edge, the red light property method, the detection of the presence of the shielding field, the detection of the presence of the shielding field. In addition, near the crack tip of the heated sample, the ultra-high voltage electric method was used to investigate the structural analysis of the formation site in detail, and the influence of the DBT on the formation site was investigated. For example, if the temperature of the sample is 1000K, the sample will be broken before the test. As a result, the image of the target is detected by the force field of the target position. The optical properties of the image are compared with the optical properties of the image. The optical properties of the image are compared with the optical properties of the image. Next, the crystal structure is formed by heating the crystal structure. Hinge-type plastic domain in the vertical direction of the plate surface, temperature rise and total temperature, the number of generated sites increases, the density of sites at the tip increases. The fracture toughness value of the crack is determined by the temperature range. The stress concentration and relaxation are determined by the temperature range. The stress concentration and relaxation are determined by the temperature range.

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
東田 賢二: "HVEM/AFM Studies on Crack Tip Plasticity in Si Crystals."IUTAM Symposium on Mesoscopic Dynamics on Fracture Process and Materials Strength,(eds.H.Kitagawa and Y.Shibutani),Kluwer Academic Publ.. (In press). (2004)
Kenji Higashida:“HVEM/AFM 研究硅晶体裂纹尖端塑性。”IUTAM 断裂过程和材料强度细观动力学研讨会,(H.Kitakawa 和 Y.Shibutani 编),Kluwer 学术出版社(正在出版) (2004)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
シリコン結晶における破壊靭性値の方位依存性と表面エネルギー
硅晶体断裂韧性和表面能的取向依赖性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    田中 將己 et al.
  • 通讯作者:
    田中 將己 et al.
Crack Tip Stress Fields Revealed by Infrared Photoelasticity in Silicon Crystals
硅晶体中红外光弹性揭示的裂纹尖端应力场
田中 將己: "Microstructure of plastic zones around crack tips in silicon revealed by HVEM and AFM."Materials Science and Engineering A. (Accepted). (2004)
Masami Tanaka:“HVEM 和 AFM 显示硅裂纹尖端周围塑性区域的微观结构。”材料科学与工程 A.(已接受)。
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
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