Effect of Temperature on the Nanoindentation Behavior of Monocrystalline Silicon by Molecular Dynamics Simulations

单晶硅 纳米压痕 材料科学 分子动力学 动力学(音乐) 纳米技术 工程物理 复合材料 光电子学 化学 计算化学 工程类 物理 声学
作者
Zhijie Zhang,Zhenqiao Zhang,Dan Zhao,Yihan Niu,Dingnan Bai,Yingying Wang,Mingkai Song,Jiucheng Zhao,Shunbo Wang,Bo Zhu,Hongwei Zhao
出处
期刊:Social Science Research Network [RELX Group (Netherlands)]
标识
DOI:10.2139/ssrn.4738841
摘要

Under external loads, monocrystalline silicon experiences intricate phase transformations that can profoundly impact its performance and processing behavior. A comprehensive analysis of deformation behavior and principles of silicon (Si) is crucial for its processing and applications. In this study, molecular dynamics (MD) simulations are performed within the range of 1 to 900 K, to investigate the influence of temperature on the mechanical properties and deformation behavior of monocrystalline silicon during nanoindentation. The findings reveal a decline in the hardness and elastic modulus of monocrystalline silicon with increasing temperature. At lower temperature, the activation of plastic deformation within the sample is delayed. The subsequent sudden release of stored elastic energy manifests as a pop-in event on the P-h curve. This forms a quadruple symmetric phase transformation region mainly consisting of Si-II, bct-5, and Si-XIII, where Si-XIII and bct-5 phases are interspersed around the Si-II phase. As the temperature increases, plastic deformation in the sample activates earlier. In the subsequent loading process, higher temperature expedites the formation and transformation of Si-XIII. During the unloading process, higher temperature diminishes the stability of the bct-5. At high temperature, dislocation-induced deformation occurs in the sample, and a new phase caused by dislocation is extracted. Furthermore, the structural deformation of monocrystalline silicon shows anisotropy, and the phase transformation process exhibits dependence on crystal orientation. This research offers a novel understanding of the deformation behavior and phase transformation mechanisms of monocrystalline silicon, providing valuable theoretical support for both the manufacturing and application of monocrystalline silicon products.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
高高冷风发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
朴素的晓灵完成签到,获得积分20
1秒前
1秒前
1秒前
070329完成签到 ,获得积分10
1秒前
彭于晏应助DoubleJing采纳,获得10
1秒前
丘比特应助加二采纳,获得10
1秒前
田様应助超级的白竹采纳,获得10
1秒前
微笑的芝发布了新的文献求助10
2秒前
许可991127发布了新的文献求助10
2秒前
CipherSage应助危机的觅风采纳,获得10
2秒前
洗风完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
baby3480完成签到,获得积分10
3秒前
FashionBoy应助zetal采纳,获得10
3秒前
雪城完成签到,获得积分10
3秒前
poppy完成签到,获得积分10
4秒前
爱科研的罗罗完成签到,获得积分10
4秒前
语秋完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
笑柳发布了新的文献求助10
4秒前
王哈哈发布了新的文献求助10
4秒前
孙瑞发布了新的文献求助10
5秒前
chenxueneng发布了新的文献求助10
5秒前
积极的糖豆完成签到,获得积分10
5秒前
juzi完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
6秒前
6秒前
6秒前
7秒前
小青发布了新的文献求助10
7秒前
小陶发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
SenyngChen发布了新的文献求助30
9秒前
9秒前
daifei完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7350366
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8962037
关于积分的说明 19036239
捐赠科研通 7000014
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3220904
关于科研通互助平台的介绍 2385646
邀请新用户注册赠送积分活动 2201316