研究目的
通过扫描电子显微镜(SEM)内的三点弯曲测试研究硅纳米线的弹性行为,以了解其机械性能及在功能性微机械器件中应用的潜力。
研究成果
该研究表明,所开发的纳米线制备工艺有望集成于功能性微机械器件中。实测力-位移曲线与采用硅材料〈110〉晶向体弹性模量169 GPa进行模拟的力-位移曲线具有良好相关性。在所研究的尺寸范围内,未发现硅材料的弹性行为存在尺寸效应。
研究不足
该研究的局限性在于长度和力的测量存在不确定性、测试过程中纳米线可能发生扭转,以及天然氧化层对最小尺寸纳米线的影响。
1:实验设计与方法选择:
在扫描电子显微镜(SEM)的真空腔室中,通过配备压阻式力传感器的微操纵器对双锚定?110?取向硅纳米线样品进行了三点弯曲测试。
2:样品选择与数据来源:
制备了宽度为35纳米和74纳米、高度为168纳米的纳米线,其横截面精确尺寸由透射电子显微镜(TEM)测定。
3:实验设备与材料清单:
使用德国Kleindiek公司配备悬臂梁式测力工具的微操纵器,纳米线通过包含系列刻蚀工艺的整体工艺制备而成。
4:实验流程与操作步骤:
采用带压阻计的硅探针在纳米线中点施加弯曲载荷,整个实验在聚焦离子束/扫描电镜(FIB/SEM)真空腔室内原位完成(常温条件)。
5:数据分析方法:
将实测力-位移行为与有限元模拟结果进行对比分析。
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获取完整内容-
TEM
JEOL JEM2200FS
JEOL
Used to determine the exact dimension of wire cross sections.
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FIB/SEM
Quanta 3D FEG
FEI
Used for preparing cross sections of the nanowires for TEM investigation.
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micromanipulator
Kleindiek
Used to characterize the elastic behavior of the double-anchored nanowires by bending them at their midpoint.
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SEM
Used for conducting the experiments in its vacuum chamber, allowing for the direct observation of any deviation from ideal loading conditions.
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