Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
PREGĂTIREA CADRELOR
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze		 Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Tranziţiile de fază şi aspectele de deformare a Si monocristalin în dependenţă de condiţiile de aplicare a sarcinii concentrate la micro şi nanoscară


Autor: Prisăcaru Andrian
Gradul:doctor în ştiinţe fizico-matematice
Specialitatea: 01.04.07 - Fizica stării condensate
Anul:2021
Conducător ştiinţific: Olga Şikimaka
doctor, profesor cercetător, Institutul de Fizică Aplicată
Instituţia: Institutul de Fizică Aplicată

Statut

Teza a fost susţinută pe 3 septembrie 2021 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 22 decembrie 2021

Autoreferat

Adobe PDF document – 2.78 Mb / în română

Teza

CZU 538.9:538.911:538.951

Adobe PDF document 7.88 Mb / în română
144 pagini

Cuvinte Cheie

nanoindentare, duritate, fluaj, pop-out, elbow, kink pop-out, scratching, mecanisme de deformare, viteza de scratching, AFM, spectroscopia Raman

Adnotare

Teza este scrisă în limba română şi constă din introducere, 4 capitole, concluzii generale şi bibliografie din 152 de titluri. Aceasta conţine 137 pagini de text de bază, 68 figuri, 7 tabele şi 27 formule. Rezultatele obţinute sunt publicate în 14 lucrări ştiinţifice (6 articole şi 8 rezumate la conferinţe științifice internaționale).

Scopul lucrării constă în studiul particularităților de deformare și a tranzițiilor de fază la nanoindentare, microindentarea și nanoscratching-ul Si(100) în dependență de condițiile de deformare: menținerea îndelungată sub sarcină, valoarea sarcinii, viteza de deformare și orientarea indentorului.

Obiectivele cercetării: Cercetarea influenței menținerii îndelungate sub sarcină la nanoindentarea Si(100) asupra tranzițiilor de fază, dezvoltării fluajului și procesului de deformare/relaxare a materialului. Elucidarea mecanismelor principale de deformare la nanoscratching-ul Si(100) în dependență de viteza de scratching, valoarea sarcinii și orientarea indentorului.

Noutatea și originalitatea științifică a rezultatelor: În premieră a fost demonstrat, că menținerea îndelungată sub sarcină la nanoindentarea Si(100) la temperatura camerei duce la fluajul materialului, formarea și extinderea benzilor a-Si de presiune înaltă în zona dislocațională și extinderea fazelor Si-III/Si-XII, ce cauzează anumite efecte pe curbele de deformare. Aceste faze posedă rezistivitate mai scăzută comparativ cu Si-I și rezultă în modificarea parametrilor electrici a Si în zona amprentei remanente. La fel, în premieră a fost determinată evoluția și contribuția relativă a mecanismelor de deformare (rupere fragilă, extrudare plastică și desprindere ductilă) în procesul de scratching, în funcție de viteză, sarcină și orientarea indentorului și demonstrată influența specifică a mecanismelor asupra durității Si la scratching.

Rezultatele obținute care contribuie la soluționarea unei probleme științifice importante. Au fost stabilite principalele mecanisme de deformare/relaxare, inclusiv, tranziții de fază a Si, la acțiunea sarcinii concentrate la microscară și nanoscară în condiții speciale – menținere sub sarcină și scratching, ce va conduce la înțelegerea mai profundă a proceselor, ce au loc în condițiile reale la fabricarea și funcționarea microdispozitivelor și nanodispozitivelor în baza Si.

Semnificația teoretică și valoarea aplicativă a lucrării. A fost determinată influența în parte și în ansamblu a factorilor condițiilor de deformare (viteză, sarcină, menținerea sub sarcină și orientarea indentorului) asupra particularităților de deformare și tranzițiilor de fază a Si la microindentare, nanoindentare, microscratching și nanoscratching. Aceste rezultate sunt importante pentru dezvoltarea unor posibilități noi - rapide și eficiente, de creare a diverselor microsisteme, nanosisteme, microstructuri și nanostructuri pentru ingineria micro-mecanică, optoelectronică și biomedicină, la fel și pentru funcționarea durabilă a lor.

Implementarea rezultatelor științifice. Rezultatele obținute pot fi utilizate la texturarea mecanică și mecano-chimică rapidă ultrafină a suprafeței Si cu potențiale aplicații în fotovoltaică (celule solare), biomedicină (dispozitive microfluidice și nanofluidice), MEMS, ș.a.

Cuprins


1. Aspecte generale de deformare şi tranziţii de fază în Si monocristalin la aplicarea sarcinii concentrate (sinteza bibliografică)
  • 1.1. Particularitățile de deformare și transformările structurale a Si la indentare
  • 1.1.2. Influența condițiilor de deformare la indentare asupra tranzițiilor de fază a Si
  • 1.1.3. Procese dependente de timp la deformarea Si
  • 1.2. Comportamentul mecanic al Si la nano- și microscratching
  • 1.2.1. Tehnologia modernă SPDT – un caz particular al procesului de scratching
  • 1.2.2. Tranzițiile de fază și microstructura formată la SPDT și scratching-ul Si
  • 1.2.3. Influența condițiilor de deformare la micro- și nanoscratching-ul Si asupra tranzițiilor de fază și specificului de deformare
  • 1.3. Concluzii la capitolul 1

2. Metodologia experimentului
  • 2.1. Metoda de nanoindentare automatizată
  • 2.2. Metoda de nanoscratching
  • 2.3. Microscopia de forță atomică (AFM)
  • 2.4. Spectroscopia Raman și măsurările electrice pentru studiul tranzițiilor de fază în zonele amprentelor și track-urilor
  • 2.5. Tratamentul chimic selectiv pentru relevarea zonelor dislocaționale din jurul amprentelor și track-urilor
  • 2.6. Concluzii la capitolul 2
  • 3. Indentarea Si în condiții de fluaj – influența asupra procesului de deformare și tranzițiilor de fază
  • 3.1. Particularităţile dependenţelor P-h la nanoindentare în condiții de fluaj
  • 3.2. Tranzițiile de fază în zonele amprentelor cercetate la spectroscopia Raman
  • 3.3. Presiunea de contact (pm) pentru efectele de descărcare „pop-out”, „elbow”, „kink popout” și „end-elbow”
  • 3.4. Cinetica proceselor de deformare și relaxare la fluaj și descărcare
  • 3.5 Influența menținerii îndelungate sub sarcină asupra proprietăților electrice ale Si în zona amprentei la microindentare quasistatică
  • 3.5.1. Modificarea rezistenței electrice în zona amprentelor în dependență de timpul de menținere sub sarcină
  • 3.5.2. Evoluția modificării spectrelor Raman în zonele amprentelor cu majorarea timpului de menținere sub sarcină
  • 3.5.3. Cauzele scăderii rezistenței în zona amprentelor remanente. Faza a-Si de presiune înaltă
  • 3.6. Concluzii la capitolul 3

4. Mecanismele de deformare a Si(100) la scratching - efectul vitezei de scratching, sarcinii aplicate și orientării indentorului
  • 4.1. Mecanismele de deformare și morfologia track-urilor
  • 4.2. Duritatea la scratching și corelarea cu mecanismele de deformare
  • 4.3. Efectul „stick-slip” la scratching-ul Si și influența lui asupra tratamentului chimic selectiv al track-urilor
  • 4.4. Concluzii la capitolul 4

Concluzii generale și recomandări
Bibliografie