Molecular dynamics simulation of the material removal in the scratching of 4H-SiC and 6H-SiC substrates

材料科学 碳化硅 刮伤 分子动力学 无定形固体 脆性 复合材料 Crystal(编程语言) 位错 单晶 结晶学 计算化学 计算机科学 化学 程序设计语言
作者
Zige Tian,Xun Chen,Xipeng Xu
出处
期刊:International journal of extreme manufacturing [IOP Publishing]
卷期号:2 (4): 045104-045104 被引量:55
标识
DOI:10.1088/2631-7990/abc26c
摘要

Abstract Single crystal silicon carbide (SiC) is widely used for optoelectronics applications. Due to the anisotropic characteristics of single crystal materials, the C face and Si face of single crystal SiC have different physical properties, which may fit for particular application purposes. This paper presents an investigation of the material removal and associated subsurface defects in a set of scratching tests on the C face and Si face of 4H-SiC and 6H-SiC materials using molecular dynamics simulations. The investigation reveals that the sample material deformation consists of plastic, amorphous transformations and dislocation slips that may be prone to brittle split. The results showed that the material removal at the C face is more effective with less amorphous deformation than that at the Si face. Such a phenomenon in scratching relates to the dislocations on the basal plane (0001) of the SiC crystal. Subsurface defects were reduced by applying scratching cut depths equal to integer multiples of a half molecular lattice thickness, which formed a foundation for selecting machining control parameters for the best surface quality.
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