4H-SICの骨折靭性に影響する要因

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SICには、高硬度、優れた熱安定性、強力な化学的安定性の利点があり、パワーエレクトロニクス、航空宇宙、および半導体産業における有意な応用価値があります。ただし、その固有の脆性性と比較的低い骨折の靭性は、特にレーザー切断ウェーハの過程で、精密な製造プロセスに課題をもたらします。

1.骨折の靭性とは何ですか？

亀裂伝播に抵抗する材料の重要な能力としての骨折の靭性は、亀裂伝播プロセス中の吸収エネルギーの特徴を反映しています。異なる亀裂条件によれば、骨折の靭性は次の2つのタイプに分けることができます。長い亀裂骨折靭性（KIC）は、通常、片面プレキャスト亀裂ビーム（SEPB）法を使用して測定される長い亀裂条件下での材料の亀裂抵抗を指します。短い亀裂骨折の靭性は、短い亀裂状態に対応し、多くの場合、インデンテーション法によって測定されます。この方法では、インデントによって生成された亀裂の長さと深さを測定し、特定の式を使用して計算する必要があります。 4H-SICの骨折の靭性は、そのパフォーマンスとアプリケーションを評価するための重要な指標であり、材料の選択、設計、および用途にとって非常に重要です。研究により、材料の微細構造と化学組成を調節することにより、それらの骨折の靭性が大幅に改善できることが示されています。

2。要因あ感動しますFラクチャーT4hのofness–SiCのウエハs

2.1穀物SizeとMICROSTRUCTURE

穀物のサイズが重要な要素であり、通常は粒サイズが小さいほど、骨折の靭性が高くなります。これは、小さな粒界の境界が亀裂伝播を効果的に妨げ、亀裂を偏向または分岐に強制し、それにより亀裂伝播に必要なエネルギーを増加させる可能性があるためです。第二に、穀物の形と方向も同様に重要です。たとえば、細長い粒子または向きの粒子は、亀裂伝播経路の方向性依存性につながり、異方性骨折の靭性（つまり、異なる方向の亀裂抵抗の違い）をもたらす可能性があります。

さらに、テクスチャ（穀物の方向と配置パターン）は、この異方性をさらに強化します。方向の配置の微細構造では、亀裂が特定の結晶方向に沿って優先的に伝播し、特定の方向の靭性の減少につながる可能性があります。たとえば、{111}方向の原子結合強度は{110}および{100}方向の原子強度よりも高く、{111}方向の破壊靭性が高くなります。粒界の二次位相と不純物は、粒界結合強度に直接影響します。特定の二次位相（粒子の強化など）は、粒界結合強度を高め、靭性を改善することができます。脆性不純物や有害な沈殿物は、粒界の境界を弱め、亀裂開始の原因となる可能性があり、それにより骨折の靭性が損傷します。

2.2骨折MのodesMアテリアル

経粒骨骨折とは、通常、より高い破壊靭性に対応する穀物の内部を通る亀裂の直接伝播を指します。これは主に、亀裂が穀物内の強力な共有結合を克服する必要があり、より多くのエネルギーを消費するためです。それどころか、粒間骨折（つまり、粒界に沿った亀裂伝播）は、通常、粒境界での比較的弱い結合強度（特に不純物または弱体化相が存在する場合）のために骨折の靭性が低下し、亀裂が粒界に沿って伝播するのを容易にします。したがって、材料の支配的な骨折モードは、亀裂抵抗性能を評価するための重要な基礎として役立ちます。

2.3強化M仕組み

亀裂のたわみ：亀裂は、粒界、二次位相、またはその他の微細構造欠陥に遭遇すると偏向し、亀裂伝播に必要なエネルギーを増加させます。亀裂先端の近くの壊れていない穀物は、亀裂の表面を橋渡しすることができ、それにより、さらなる亀裂伝播を防ぐことができます。場合によっては、亀裂先端の近くで限られた塑性変形が発生し、エネルギーを吸収し、骨折の靭性を改善します。

2.4温度

温度は、強化メカニズムに決定的な影響を与えます。低温では、SIC原子の振動が弱くなり、亀裂伝播に対する耐性は主に格子結合の強度に依存しますが、骨折の靭性は比較的安定しています。高温環境では、原子振動の強化により、塑性変形メカニズムが大幅に活性化され、脱臼スリップなどのエネルギー散逸プロセスが亀裂先端の近くで発生しやすくなり、骨折の靭性が大幅に増加します。

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