| 研究概要 |
シリコン結晶はMEMSデバイスの素材として注目されているが,同時に破壊物理研究のモデル結晶としても重要である.当研究ではその破壊物理の進展を目途し,シリコン結晶中の亀裂先端塑性域の微視的構造について,超高圧電顕法(九州大学超高圧電子顕微鏡室のJEM1000),原子間力顕微鏡法等を駆使して解析した.併せて赤外光弾性法による亀裂先端応力場の直接観察とそのシミュレーションを通して,その巨視的破壊靭性との結び付きを明確化した.本研究で得られた結果を箇条書きにすれば下記のとおりである.
(1)超高圧電顕法により,Si結晶中の亀裂先端塑性域の転位構造を解析した.また転位像シミュレーションを併用し,生成,増殖された亀裂先端転位の性格付けを行った.その結果,それらの転位による応力遮蔽効果の大きさを定量化し,転位増殖源について新たな知見が得られた.またSi結晶中の亀裂先端塑性域の転位構造を解析した.Side-view観察と併せPlan-view観察を行い,三次元転位構造を明確化し,転位増殖源について新たな知見が得られた.
(2)原子間力顕微鏡法(AFM)による亀裂先端近傍の微小塑性変位を測定した.これにより,転位数本の運動によるnmオーダーのSlip Bandsを観察することができた.
(3)赤外線光弾性法による転位生成増殖前後の局部応力状態変化を観測した.これにより亀裂先端応力遮蔽場の発生を確認し,この応力場がシリコン結晶の,脆性-延性遷移における破壊靱性値の上昇に大きく寄与していることを示した.これより亀裂先端応力遮蔽場の存在を確認し,これがシリコン結晶の,脆性-延性遷移における破壊靱性値の上昇に大きく
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