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电子束诱导硅纳米线的弹塑性转变
2013-10-24 20:45:30   来源:    点击:

电子束可以造成Si纳米线中晶态到非晶态的转变,并且在非晶区域进行进一步同样强度的辐照,非晶区域内悬挂键的转动可以协调变形释放应变能,从而避免Si纳米线在大应变下发生脆性断裂。




 图1  硅纳米线的纳米定形过程。
(a)原始直线形状的硅纳米线;
(b)经过第一次的电子束辐照的弹塑性转变,可将纳米线定形为折线形状;
(c)经过第二次的电定形过程,可以将(b)图中弯折的纳米线再次定形为直线状。
硅(Si)纳米线作为最重要的半导体纳米材料,在纳米器件里有着巨大的应用前景。鉴于可靠性与设计准则的要求,其力学性能受到了广泛的关注。我们利用原位电子显微学的方法,发现在普通高分辨观察的束流密度下(约为3 A/cm2),电子束可以造成Si纳米线中晶态到非晶态的转变。并且在非晶区域进行进一步同样强度的辐照,非晶区域内悬挂键的转动可以协调变形,释放应变能,从而避免Si纳米线在大应变下发生脆性断裂。

    进一步,我们也证实了:Si纳米线中非晶Si区域的本征力学行为仍然是弹性,但在电子束辐照作用下可以实现弹塑性转变。依据该结果,我们可以实现单根Si纳米线的纳米定形过程。
研究成果已于2012年4月发表在Nano Letters, 12, 2379。这种电子束效应为原位电子显微学领域的相关工作提供了一些借鉴作用;而其中提出的Si纳米线的纳米定形方法在器件应用和小尺度加工方面也可能存在一定的应用前景。



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