1.高温下基于相场模型的硅基微结构形变机理研究方法,其特征是按如下步骤:一、将样本即硅基微结构材料放入88℃环境中经过90秒使其变软,后将其制成U型圆柱孔状;
二、将硅基微结构材料放入1150℃环境中处理3分钟,得到于不同时间段的硅基微结构形态变化状态;
三、建立高温下硅微基结构的系统模型,系统模型的构建过程:
确定模型体系“初态”,包括环境状态、粒子坐标,在模型中,系统的总自由能根据Cahn-Hilliard model所推导出来的;
G代表的是系统的总自由能;
其中,f(c)所表达的物理意义是化学能量密度, 代表了材料的表面能,系数h是梯度能量系数;变量c代表材料硅原子数量的变化,以下方程(2)是基于Cahn-Hilliard非线性方程并联合质量守恒定律 得到的,因此变量c的表达式为:其中,M表示材料硅原子的移动性,硅原子扩散系数应正比于移动性;变量μ表示变量c的化学势,化学势提供了其演化形变的基本驱动力;
将公式(2)中右侧的项转化成下列形式:
A为常量,μ1代表的是变量μ的线性项, 代表的是变量μ的非线性项;
用Semi-implicit Backwards Differentiation Formula方法来计算动力方程,以解决方程(2)随时间变化所产生的时间和高阶约束特性;为了适应多尺度计算的复杂性,应用无量纲参数tc=LC2/M0f0,ch2=h/LC2f0来定义方程(2)中所涉及的时间和尺寸参数,其中,tc代表特征时间,LC代表特征长度,M0代表的是迁移率系数,f0代表的是材料常数;结合公式(3)、无量纲参数以及有限差分法可将方程(2)转化成以下形式:τ为常量;
利用傅里叶变换来推导变量c关于时间和空间的表达式,进而编程运算与仿真分析,
2.如权利要求1所述的高温下基于相场模型的硅基微结构形变机理研究方法,其特征是:硅基微结构材料是抛光6-in(100)n型硅晶片。
3.如权利要求1或2所述的高温下基于相场模型的硅基微结构形变机理研究方法,其特征是:步骤一,将处理过的样本利用离子刻蚀机制造出U型圆柱孔状。
4.如权利要求1所述的高温下基于相场模型的硅基微结构形变机理研究方法,其特征是:步骤三,系统模型包含多种能量和多种动力。
5.如权利要求4所述的高温下基于相场模型的硅基微结构形变机理研究方法,其特征是:所述的能量包括化学能、表面能、热能、电能。
6.如权利要求4所述的高温下基于相场模型的硅基微结构形变机理研究方法,其特征是:所述的动力包括扩散、迁移、粘性、降解。