不同晶体取向单晶锗的力学性能

来源期刊：宇航材料工艺2019年第4期

论文作者：刘宁 杨晓京 刘浩 余证

文章页码：67 - 71

关键词：单晶锗;纳米压痕;塑性变形;尺寸效应;

摘    要：为了研究微纳米尺度下单晶锗的力学特性,采用纳米压痕仪对单晶锗（100）（110）和（111）晶面进行了纳米压痕实验,并通过原子力显微镜对材料表面进行了观测。根据单晶锗各晶面的位移-载荷曲线,对单晶锗各晶面的弹性回复率、硬度、弹性模量与压入深度之间的关系进行了分析。结果表明:单晶锗在加载过程中分别经历了弹性变形、塑性变形和脆性变形三个阶段。当压入深度超过500 nm时,加载曲线上有突进点产生;当压入深度超过100 nm时,卸载曲线上有突退点产生。单晶锗的残余压痕形貌表现为凸起状,表明单晶锗具有较低的加工硬化趋势。当压入深度达到100 nm时,单晶锗表现出明显的尺寸效应,且单晶锗（111）晶面具有最低硬度和弹性模量值。表明相对于其他两个晶面,单晶锗（111）晶面具有更好的塑性变形能力。