Abstract
Flexural elastic deformations of single-crystal silicon have been studied using microspectral Raman scattering. Results are reported on nano-scaled sign-changing shifts of the main peak of the microspectral Raman scattering within the single-crystal silicon cantilever beam during exposure to flexural stress. The maximum value of Raman shift characteristic of the silicon peak 518 cm-1 at which elasticity still remains, has been found to be 8 cm−1 which corresponds to an applied deformation of 4 GPa. We report three-dimensional maps of the distribution of internal stresses at different levels of deformation up to irreversible changes and brittle fracture of the samples that clearly show compression and tension areas and an undeformed area. A qualitative explanation of the increase in the strength of the cantilever beam due to its small thickness (2 μm) has been provided that agrees with the predictions of real-world physical parameters obtained in SolidWorks software environment with the SimulationXpress module. We have defined the relative strain of the beam surface which was 2% and received a confirmation of changes in the silicon lattice parameter from 5.4307Е to 5.3195Е by the BFGS algorithm.
Highlights
Рамановская спектроскопия (RS) полупроводниковых материалов и изделий из них позволяет получать данные о фононных частотах, энергиях электронных состояний и электрон−фононных взаимодействиях, концентрации носителей, содержании примесей, кристаллической структуре, ориентации кристалла, температуре, механических напряжениях
На первом этапе было изучено распределение микрорамановского сдвига вдоль большей стороны балки кантилевера (135 мкм), что позволило установить область ее наибольшего деформирования, которая не превышала ее третьей части
We report three−dimensional maps of the distribution of internal stresses at different levels of deformation up to irreversible changes and brittle fracture of the samples that clearly show compression and tension areas and an undeformed area
Summary
Изучены изгибные упругие деформации монокристаллического кремния с помощью микроспектрального рамановского рассеяния. Представлены результаты исследований наноразмерных знакопеременных сдвигов основного пика микроспектрального рамановского рассеяния в балке кантилевера из монокристаллического кремния при воздействии на нее изгибных напряжений. Определена максимальная величина рамановского сдвига, характерного для пика кремния (518 см−1), при которой еще сохраняется упругость. Что они вызывают трансформацию плотности фононных состояний, однако локализованные колебательные моды, так называемые дискретные бризеры, оказываются зависимыми только от деформации первого типа — всестороннего растяжения−сжатия, тогда как сдвиговая деформация на них не влияет. Ниже рассмотрены результаты исследования закономерностей знакопеременных сдвигов основного пика комбинационного рассеяния (518 см−1) в монокристаллическом кремнии, а также топология распределения упругих напряжений при локализованных деформациях до 4 ГПа по данным наноразмерных микроспектральных исследований
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
