مادة رقاقة كربيد السيليكون (SiC) مقدمة من PAM-XIAMEN ، مثل ركيزة SiC (الرابط:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html) يستخدم على نطاق واسع في الفضاء ، واتصالات الرادار ، وصناعة السيارات ، وصناعة أشباه الموصلات نظرًا لخصائصه الممتازة مثل التوصيل الحراري العالي ، والقوة العالية ، ومقاومة درجات الحرارة العالية ، ومقاومة الإشعاع. ومع ذلك ، أثناء تحضير ومعالجة واستخدام المواد البلورية أحادية SiC ، سيتم إنشاء إجهاد متبقي معين بسبب وجود عيوب مثل الأنابيب الدقيقة ، والاضطرابات ، وحدود الزاوية الصغيرة والشوائب. بالنسبة للمواد البلورية أحادية SiC ، يكون تكوين الإجهاد المتبقي هو تراكب الإجهاد الحراري ، والإجهاد الناتج عن العيوب وإجهاد التشغيل الآلي. لذلك ، غالبًا ما يستخدم الإجهاد المتبقي كمؤشر مهم لقياس جودة المكونات. عادةً ما يؤدي الإجهاد المتبقي غير المناسب إلى إتلاف سلامة مادة بلورية أحادية SiC ، مما يؤدي إلى تشوه غير ضروري وفشل للمكونات. لذلك ، من الضروري الكشف عن الإجهاد المتبقي للمواد البلورية أحادية كربيد السيليكون. نوصيك ببعض الطرق لاكتشاف الإجهاد المتبقي لبلورة أحادية SiC.

في الوقت الحاضر ، تشمل طرق قياس الإجهاد المتبقي للمواد البلورية المفردة بشكل أساسي طريقة المرونة الضوئية ، وطريقة حيود الأشعة السينية ، والتحليل الطيفي الدقيق لرامان ، وطريقة حيود النيوترونات ، وما إلى ذلك. من بينها ، يتم استخدام طريقة المرونة الضوئية وطريقة حيود الأشعة السينية على نطاق واسع في الكشف عن الإجهاد للمواد البلورية المفردة. بشكل أكثر تحديدًا على النحو التالي:

1. طريقة المرونة الضوئية

المرونة الضوئية هي طريقة تجريبية تستخدم المبادئ البصرية لدراسة توزيع الإجهاد للمواد. اكتشف بريوستر لأول مرة ظاهرة المرونة الضوئية. ثم تم ربط الانكسار المرتبط بشكل جيد مع الإجهاد ووضع القانون البصري للإجهاد ، مما أدى إلى تسريع تطوير المرونة الضوئية.

تعتمد طريقة المرونة الضوئية للكشف عن الإجهاد المتبقي في المواد البلورية المفردة على خصائص الانكسار للمواد البلورية الضوئية ، أي يتم إنتاج مؤشرين انكسار مختلفين عندما يمر شعاع من الضوء عبر مادة معينة. مبدأ الكشف عن الإجهاد لهذه الطريقة هو كما يلي: كما هو موضح في الشكل 1 ، عندما يمر شعاع من الضوء عبر مادة مرنة ضوئيًا ، سيتم تحللها إلى شعاعين بسرعات انتشار مختلفة على طول الإجهادين الرئيسيين σ 1 و σ 2 اتجاهات بسبب وجود التوتر. يمكن تحديد الضغط الأساسي للمادة وفقًا لقانون الإجهاد البصري الموضح في الصيغة (1) ، ومن ثم يتم نقل الضوء من خلال المحلل لإنتاج تداخل ضوئي. ، ويتم الحصول على إجهاد المكون. الصورة الهامشية الضوئية للمعلومات ، والتي يمكن من خلالها استنتاج حالة الإجهاد والتوزيع في المكون:

في الصيغة:mهو عدد صحيح موجب متعلق بالسلسلة الهامشية البصرية ؛λهو الطول الموجي لمصدر الضوء ؛C₁-ج₂هو ثابت الإجهاد البصري. و = λ / (ج₁-ج₂) هي القيمة الهامشية للمادة المرنة ضوئيًا ؛hهو سمك النموذج.

الشكل 1 مخطط المبدأ لطريقة المرونة الضوئية

تتميز الطريقة المرنة الضوئية بمزايا الوقت الحقيقي ، وعدم الاتصال ، وغير المدمرة والعالمية ، ويمكنها اكتشاف إجهاد الهياكل المكانية المعقدة ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد. لذلك ، تمت دراسة هذه الطريقة وتطبيقها على نطاق واسع في الكشف عن الإجهاد للمواد البلورية المفردة.

2. حيود الأشعة السينية

حيود الأشعة السينية هو طريقة اختبار غير مدمرة لاختبار الضغط المتبقي على سطح المواد البلورية المفردة. تعتمد طريقة حيود الأشعة السينية على نظرية الميكانيكا المرنة ونظرية حيود الأشعة السينية لتحقيق اكتشاف الإجهاد للمواد. المبدأ الأساسي هو أنه عندما يكون هناك إجهاد متبقي في المكون ، فإن التباعد بين المستويات البلورية في الحبوب سيتغير بانتظام مع حجم الضغط. يتم الحصول على قيمة الإجهاد للمادة عن طريق قياس التغير في التباعد بين الكواكب عن طريق حيود الأشعة السينية ، ثم يتم حساب قيمة الإجهاد المتبقي للعضو وفقًا لقانون هوك وباستخدام علاقة صلابة مناسبة. في الوقت الحاضر ، تشمل الطرق بشكل أساسي طريقة Imura وطريقة Ortner وطريقة الانحدار الخطي المتعدد.

3. مطيافية رامان الدقيقة

يعد التحليل الطيفي Micro-Raman تقنية اختبار ميكانيكية تجريبية صغيرة وواعدة وواعدة. يعتمد استخدام هذه التقنية لاكتشاف الإجهاد المتبقي في المواد البلورية المفردة على مبدأ تشتت رامان. المبدأ الأساسي هو أنه عندما يكون هناك إجهاد متبقي في المادة ، فإن تغيير تردد رامان سيتغير مع تشوه الشبكة. من خلال الكشف عن التغيرات في خطوط رامان الطيفية ، باستخدام العلاقة بين الإجهاد والتحول النسبي لتردد رامان الموضح في الصيغة (2) ، يمكن الحصول على إجهاد المادة البلورية المفردة

في fomula (2): هو عامل إزاحة الإجهاد / الانفعال والتردد للمادة ؛ Δω هي زيادة إزاحة التردد

مع مزايا عدم التلامس ، غير المدمر ، الوقت الحقيقي ، الحساسية العالية والدقة المكانية العالية ، تم استخدام مطيافية رامان الصغيرة على نطاق واسع في الميكانيكا التجريبية على نطاق صغير ، خاصة في مجال القياس الميكانيكي لمواد أشباه الموصلات.

4. حيود النيوترونات

طريقة حيود النيوترون هي طريقة كشف وتحليل يمكن أن تحصل مباشرة على توزيع الإجهاد ثلاثي الأبعاد داخل المكون دون الإضرار بالمكون. يعتمد على قانون Bragg لإدراك تحديد الإجهاد المتبقي للمواد البلورية المفردة. المبدأ الأساسي للطريقة هو كما يلي: يتم قياس المسافة بين المشابك في خلية الوحدة بواسطة مقياس حيود النيوترون ، ويتم حل الإجهاد المرن عن طريق تغيير المسافة ، ثم يتم الحصول على توزيع إجهاد المكون وفقًا لـ العلاقة بين الإجهاد والتوتر. تتميز طريقة حيود النيوترونات بعمق اختراق كبير ودقة مكانية عالية.

الشكل 2 رسم تخطيطي لقياس الإجهاد المتبقي بواسطة طريقة حيود النيوترونات

فيما يلي مقارنة بين طرق مختلفة للكشف عن الإجهاد المتبقي للرجوع إليها في الشكل 3:

الشكل 3 مقارنة بين طرق الكشف عن الإجهاد

لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكتروني على victorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.