基于压/划痕技术的SiC单晶片损伤机理研究

发布时间：2025-07-07 03:12

　　SiC单晶作为第三代半导体材料,因具有优良的特性,而被广泛应用于各种元器件的衬底材料,但由于SiC单晶片硬度极高,属于典型难加工的脆硬性材料,研究SiC单晶片的精密超精密加工机理和损伤机理具有非常重要的意义。因此,为了揭示SiC单晶片的损伤变形机理,通过微纳米压/划痕技术研究了SiC单晶片的压/划痕形貌特征及残余应力变化情况,可为SiC单晶片精密超精密研磨加工损伤机理的研究提供理论支持。本文利用三维表面测量系统与激光拉曼光谱仪研究了不同研磨加工条件下SiC晶片表面粗糙度及残余应力分布情况。在相同加工条件下固结磨料研磨后的SiC晶片表面粗糙度优于游离磨料;固结磨料研磨加工后的表面残余拉压应力变化幅度相对比较均匀,而游离磨料研加工磨后的表面残余拉压应力变化幅度相对较大;当磨粒粒度较小时,固结磨料研磨SiC晶片的残余压应力较小,可获得较好的晶片表面。利用微纳米力学测试系统对6H-SiC单晶片(0001)晶面进行压痕试验,根据压痕试验结果得到了载荷-位移曲线、载荷-硬度曲线以及载荷-弹性模量曲线;分析了产生压痕尺寸效应现象的原因,并结合压痕形貌特征分析了压痕周边区域残余应力分布情况。SiC单晶片...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文选题背景及意义
    1.2 SiC单晶片的特性
        1.2.1 SiC单晶片的晶体结构
        1.2.2 SiC单晶片的物理特性
        1.2.3 SiC单晶片的化学特性
    1.3 SiC单晶片超精密磨粒加工研究现状
        1.3.1 游离磨料与固结磨料的磨粒加工研究现状
        1.3.2 单颗粒金刚石微纳米压/划痕技术研究现状
    1.4 课题来源及研究内容
2 SiC晶片研磨加工表面粗糙度及残余应力研究
    2.1 引言
    2.2 拉曼光谱测量残余应力的基本原理
    2.3 试验方案
        2.3.1 研磨试验
        2.3.2 SiC晶片研磨加工表面检测
    2.4 结果分析与讨论
        2.4.1 SiC晶片研磨加工表面形貌分析
        2.4.2 SiC晶片研磨加工表面残余应力分析
    2.5 本章小结
3 SiC单晶片压痕试验研究
    3.1 引言
    3.2 微纳米压痕的基本原理
    3.3 压痕试验及检测
    3.4 试验结果与讨论
        3.4.1 载荷-位移曲线
        3.4.2 压痕尺寸效应分析
        3.4.3 压痕形貌分析
        3.4.4 压痕残余应力分析
    3.5 本章小结
4 SiC单晶片划痕形貌与残余应力研究
    4.1 引言
    4.2 划痕试验基本原理
    4.3 试验方案
        4.3.1 划痕试验
        4.3.2 划痕检测
    4.4 结果分析与讨论
        4.4.1 不同晶向的划痕摩擦系数分析
        4.4.2 划痕形貌及脆塑性转变分析
        4.4.3 划痕残余应力分析
    4.5 本章小结
5 结论与工作展望
    5.1 结论
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
个人简历、研究生期间发表的学术论文情况



本文编号：4056396