In-situ TEM observation of silicon fatigue process using resonance compressive fatigue test

利用共振压缩疲劳试验对硅疲劳过程进行原位 TEM 观察

基本信息

  • 批准号:
    23360054
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 11.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2011-04-01 至 2014-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The purpose of this study is to observe directly silicon fatigue process from initial defect to fatigue fracture by in-situ TEM fatigue test for surveying the fatigue mechanism. Compressive-tensile test device with comb drive actuator was fabricated using SOI-MEMS technologies. TEG (test element group) device was electrically actuated by applying voltage under vacuum environment. For fatigue test with controlled stress ratio, TEM holder was developed by assembling a load cell, piezo actuator, and electrostatic probe. Under cyclic compressive load, accumulation of recombination defect was observed using electron beam induced current imaging. It was found that this defect was deeply related with decrease in fracture strength of silicon.
这项研究的目的是通过原位TEM疲劳测试直接观察从初始缺陷到疲劳骨折的硅疲劳过程,以测量疲劳机制。使用SOI-MEMS技术制造了带有梳子驱动器执行器的压缩拉伸测试装置。 TEG(测试元件组)设备通过在真空环境下施加电压来电动启动。对于以受控应力比的疲劳测试,通过组装负载电池,压电执行器和静电探针来开发TEM持有者。在环状压缩负荷下,使用电子束诱导的电流成像观察到重组缺陷的积累。发现该缺陷与硅断裂强度的降低密切相关。

项目成果

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Direct observation of damage accumulation process inside silicon under mechanical fatigue loading
机械疲劳载荷下硅内部损伤累积过程的直接观察
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Kamiya;R. Hirai;H. Izumi;N. Umehara;T. Tokoroyama
  • 通讯作者:
    T. Tokoroyama
Statistical Characterization of Fracture Strength and Fatigue Lifetime of Polysilicon Thin Films with Different Stress Concentration Fields
異なる疲労機構に基づくシリコン微小構造物の寿命評価モデルの比較
基于不同疲劳机制的硅微结构寿命评估模型比较
  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    平川創;泉隼人;生津資大;神谷庄司
  • 通讯作者:
    神谷庄司
Mysteries in fracture behavior of silicon and polysilicon micro-scale structures in various environments and under repeated loading
硅和多晶硅微尺度结构在各种环境和重复载荷下断裂行为的奥秘
  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    丹 愛彦;青木 尊之;井上 景介;吉谷清;西山諒,久保司郎,井岡誠司;S.Kamiya
  • 通讯作者:
    S.Kamiya
A prediction scheme of the static fracture strength of MEMS structures based on the characterization of damage distribution on a processed surface
  • DOI:
    10.1088/0960-1317/23/4/045008
  • 发表时间:
    2013-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    V. Huy;S. Kamiya;K. Nagayoshi;H. Izumi;J. Gaspar;O. Paul
  • 通讯作者:
    V. Huy;S. Kamiya;K. Nagayoshi;H. Izumi;J. Gaspar;O. Paul
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    $ 11.9万
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