在不同负荷下对SiCN薄膜的机械和断裂特性进行实验验证的有限元模型
Dhruva Kumar1, Rajesh Kumar Meena2, Hirshikesh3
1Department of Mechanical Engineering, Sikkim Manipal Institute of Technology, Sikkim Manipal University, Majitar, Sikkim, 737136, India.
Scientific reports
|August 28, 2025
概括
SiCN薄膜的机械完整性取决于施加的负载. 负载变化会影响纳米沉积反应,揭示关键界面故障点和断裂能量.
科学领域:
- 材料科学
- 机械工程
背景情况:
- 碳化 (SiCN) 薄膜在各种技术应用中至关重要.
- 了解它们的机械性能对于可靠的设备性能至关重要.
研究的目的:
- 在不同负荷下研究SiCN薄膜的机械行为和断裂机制.
- 开发和验证用于预测应力分布和故障模式的有限元模型.
主要方法:
- 通过热化学蒸汽沉积 (CVD) 在p-Si (100) 基板上沉积SiCN薄膜.
- 用1至4mN的负载进行纳米冲孔试验,以分析负载移位反应.
- 开发经过实验验证的弹性塑料FE模型来模拟应力和骨折.
- 通过纳米内 (裂,分层) 和剥离试验进行断裂分析.
主要成果:
- 对于弱SiCN/Si接口,FE模型准确地预测了在~110nm位移时的接口故障启动.
- 剥离试验证明了接口断裂能量在解锁中的关键作用.
- SiCN薄膜的机械完整性对施加的负载变化非常敏感.
结论:
- 这项研究为SiCN薄膜的负载依赖性机械行为提供了洞察力.
- 在薄膜系统中,FE建模是预测故障机制的宝贵工具.
- 优化接口属性是提高SiCN薄膜机械可靠性的关键.
