Zeitschrift für angewandten Maschinenbau

Abstrakt

Durch Versetzungsschleifen induzierte Spannungsfelder im isotropen CuNb-Film-Substrat-System

Wu W, Qian G und Cui X

Basierend auf linearen Überlagerungsregeln und einer schnellen diskreten Fourier-Transformation wird eine semi-analytische Lösung zur Berechnung der elastischen Felder entwickelt, die durch Versetzungsschleifen in einem isotropen Dünnschicht-Substrat-System verursacht werden. Das Problem des elastischen Felds des Dünnschicht-Substrat-Systems wird in zwei Unterprobleme zerlegt: Volumenspannung aufgrund einer Versetzungsschleife in einem unendlichen Raum und Korrekturspannung, die durch die freie Oberfläche und die Schnittstelle des Schicht-Substrat-Systems verursacht wird. Das Korrektur-Elastizitätsfeld wird linear auf das Volumen-Elastizitätsfeld überlagert, um eine kontinuierliche Verschiebung und Zugspannung über die Schnittstellenebene des perfekt begrenzten Schicht-Substrat-Systems zu erzeugen. Zunächst werden Berechnungsbeispiele für Versetzungsschleifen in einem Schicht-Substrat-System Cu-Nb durchgeführt, um die Berechnungseffizienz des entwickelten semi-analytischen Ansatzes zu demonstrieren. Dann werden die elastischen Felder der Versetzungsschleifen innerhalb des Cu-Films und des Nb-Substrats des Schicht-Substrat-Systems Cu-Nb analysiert. Schließlich werden die Auswirkungen der Schichtdicke und der Schleifenpositionen untersucht und es wird festgestellt, dass die elastischen Felder der Versetzungsschleife erheblich von diesen beiden Faktoren beeinflusst werden.