基于不同纳米划痕顺序的6H-SiC单晶片材料去除机理研究

摘要

通过微纳米力学测试系统对6H-SiC单晶片(0001)晶面进行不同间距和不同顺序的纳米刻划试验,并用摩擦力传感器、超景深显微系统和三维形貌仪对产生的划痕的划痕横截面轮廓曲线、划痕深度、摩擦力以及表面形貌进行分析,研究单晶片刻划过程中不同划痕间距和划痕顺序下的材料去除过程.结果表明:当静载荷为100 mN时,不同划痕间距影响单晶片表面的横截面轮廓和平均摩擦力.随着划痕间距增大,2条划痕之间的深度差逐渐减小,划痕2的平均摩擦力逐渐减小并接近划痕1的;当划痕间距为14μm时,最大划痕深度为-183.4 nm,平均摩擦力为18.8 mN.划痕顺序对表面形态和材料去除影响显著,当静载荷为90 mN,划痕间距为6μm和8μm时,非顺序划痕的表面材料堆积较少,表面粗糙度值更低,表面质量较好.当划痕间距为6μm时,0～180 mN的动载荷均匀加载下顺序划痕末端表面的材料破碎情况严重,而非顺序划痕则在一定程度上能减少晶片划痕的裂纹程度;顺序划痕中的最大摩擦力为76.8 mN,大于非顺序划痕中的最大摩擦力63.3 mN,非顺序划痕更有助于实现SiC晶片的塑性加工,提高其表面加工质量.