單向壓縮和納米壓痕引起的單晶硅相變研究.pdf

1、單晶硅材料在應用過程中經(jīng)常由于受到外部載荷的作用而導致可逆或不可逆的結構變形或斷裂破壞，研究發(fā)現(xiàn)控制材料破壞失效的力學機制除滑移和位錯外，晶體內(nèi)部的結構相變也起了至關重要的作用，在一定程度上決定了材料的硬度和屈服強度，對單晶硅在不同外載作用條件下的結構相變研究有助于了解材料的失效力學機制，也可以預測晶體的結構演化過程。
　　 本文應用分子動力學方法對納米單晶硅在承受單向壓縮及納米壓痕載荷作用時的力學行為進行了計算模擬，選取Ter

2、soff勢計算Si-Si之間相互作用，而利用Morse勢計算Si-C之間作用，并考慮尺寸及溫度因素對模擬的影響。在確定模擬正確性之后，通過觀察分析變形過程中的晶體結構相變，得到如下結論：1)單向壓縮過程中，當應力值在11 Gpa附近時Si-I首先向Si-II轉變；位于自由表面的原子首先發(fā)生結構相變，然后逐步向中間擴散；材料屈服時晶體結構內(nèi)部同時存在多種結構晶相。2)與溫度相比，壓強是誘導相變的主要原因；溫度對材料彈性階段的力學行為影響較