首页 期刊 机械工程材料 碳离子注入对硅片微动磨损性能的影响 【正文】

碳离子注入对硅片微动磨损性能的影响

作者:沈燕 张德坤 程慧茹 王大刚 中国矿业大学材料科学与工程学院 徐州221116 中国矿业大学机电工程学院 徐州221116
单晶硅   离子注入   微动磨损   摩擦因数  

摘要:对单晶硅片〈111〉进行了注入剂量为2×10^16ions·cm^-2、注入能量分别为60keV和80keV的碳离子注入,采用X射线衍射仪研究了碳离子注入前后硅片晶体结构的变化,采用UMT-2型微动摩擦试验机进行了微动摩擦磨损试验,采用超高精度三维形貌仪测量了硅片的磨痕深度,采用S-3000N型扫描电子显微镜分析了硅片的磨损形貌及磨损机理。结果表明:碳离子注入改变了硅片的晶体结构,使晶体无序化;硅片的摩擦因数和磨痕深度均随着载荷、微动振幅的增加而增大;碳离子注入后硅片的减摩效果和抗磨性能得到明显改善,当载荷达到一定值后,随着时间的延长,碳离子注入层逐渐被磨破,摩擦因数迅速增大;注入能量为60keV硅片的减摩抗磨性能较好;碳离子注入前后硅片的磨痕均呈椭圆形,注入后磨痕面积小且表面损伤程度较轻,磨损机制以磨粒磨损为主。

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