1)
УДК 621.382.002
АНИКИН А.В. , ЛИТВИНОВ Ю.М.2)
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ САПФИРА
РАЗЛИЧНОЙ ОРИЕНТАЦИИ
1)ОАО "ЭЛМА" 124460, г. Москва, Зеленоград, Южная промзона, пр-
д 4922, стр.5;
2) ЗАО "ЭЛМА-Малахит" 124460 Москва, Зеленоград, проезд 4422,
д.4, стр.3.
В данной работе осуществлена характеризация приповерхност-
ных повреждений, возникающих в пластинах сапфира ориентации
(0001) и (1012) после различных этапов обработки: многопроволочная
резка связанным алмазным абразивом (МПР), двустороннее шлифова-
ние свободным абразивом карбида бора различной зернистости
(ДСШ), алмазная полировка пастой АСМ - 5/3 (АП), химико-
механическое полирование (ХМП).
Для обнаружения, визуализации и определения глубины при-
поверхностных нарушений применялись следующие методы:
gr
1) двухкристальную дифрактометрию (ДКД) в отражениях -
0006 для ориентации (0001) ( расч.
L
= 4,9 мкм, расч.
b
= 0,3 угл.с.) и gr -
экст.
h / 2
0224 для ориентации (1012) ( расч.
L
=3 мкм, расч.
b
=2,2 угл.с.) в MoK
экст.
h / 2
-
излучении; измеряемый параметр - полуширина кривой дифракцион-
ного отражения (КДО) bh/2, характеризующая общую дефектность в
пределах толщины информативного слоя, эквивалентного глубине экс-
тинции (Lэкст);
gr
2) секционную рентгеновскую топографию в отражениях
-
0006 для ориентации (0001) и gr - 2024 для ориентации (1012) в MoK-
излучении; визуализируемый и измеряемый параметр - дальнодейст-
вующие поля деформаций и их протяженность (Dдпд);
3) двухкристальную рентгеновскую топографию (ДКРТ) на от-
ражение в скользящей геометрии дифракции; визуализируемый и из-
меряемый параметр - дислокации и их плотность.
В настоящей работе с помощью модели представленной в [1]
были проведены расчеты значений с (эквивалентна пластической со-
ставляющей приповерхностных повреждений) и b (эквивалентна Dдпд)
после различных этапов обработки: МПР связанным абразивом, ДСШ
свободным абразивом различной зернистости. Данные по механиче-
ским свойствам сапфира для расчета брали из [2,3]:




ориентация пластины
Н, ГПа
, ГПа
E, ГПа
K , МПам1/2
Ic
(0001) 79,2
17,0
401,4
9,0
(1012) 61,3
17,0
280,0
10,5

Результаты исследований представлены для ориентации (0001) в
табл.1, для ориентации (1012) в табл.2.


Таблица 1

Вид обработки
bh/2,
с,
b,
Dдпд,
,
угл.с. мкм мкм мкм
мкм
1
Многопроволочная резка
4,7 12,6 55 - 0,25
связанным абразивом
2
ДСШ свободным абрази-
11,7 57,6 250 125 1,11
вом 40 мкм
3
ДСШ свободным абрази-
12,7 37,7 164 80 0,73
вом 20 мкм



Таблица 2
Вид обработки
b ,
h/2
с,
b,
Dдпд, ,
угл.с. мкм
мкм
мкм
мкм
1 Многопроволочная





резка связанным абра- 31,5
16,1
161,0 -
0,53
зивом
2 ДСШ свободным абра- 33 21,7
217,0
113
0,72
зивом 40 мкм
3 ДСШ свободным абра- 8 16,5
165,0
93
0,54
зивом 20 мкм
4 Алмазное полирование




5/3 мкм
23,5
1,5
15,3
-
0,05

На рис.1. представлены снимки двухкристальной рентгеновской
топографии на отражение в скользящей геометрии дифракции химико-
механически полированных пластин сапфира.





б)
а)

Рис.1. Снимки двухкристальной рентгеновской топографии на отраже-
ние в скользящей геометрии дифракции пластин сапфира вырезанных:
а) по плоскости базиса (0001) и б) плоскости ромбоэдра (1012).

Оцененная по снимкам плотность дислокаций составила
2102 см-2 для плоскости (0001) и 7104 см-2 для плоскости (1012).

1. А.А. Арендаренко, Н.Л. Голодаева, Ю.М. Литвинов и др. Глубина и
структура повреждений в пластинах GaP, полученных методом мно-
гопроволочной резки. Известия вузов. Электроника. 2005, 2, с. 32-
35.
2. R. Nowak, T. Manninen, K. Heiskanen. Peculiar surface of sapphire:
Numerical simulation of nanoindention. Applied physics letters. vol. 83,
2003, p. 5214-5216.
3. А.А. Арендаренко, М.Ю. Литвинов, Ю.М. Литвинов и др. Пластич-
ность и трещиностойкость пластин сапфира ориентированных по
плоскостям (0001) и (1012). Тезисы докладов IV Международной
конференции "Фазовые превращения и прочность кристаллов". 4-8
сентября 2006г.


Document Outline