Физическое материаловедение светодиодных наноматериалов. Артемьев Д.М - 27 стр.

UptoLike

26
3.3. Плоские задачи теории упругости. Остаточные термические
напряжения в тонкой пленке GaN на сапфировой подложке
[Лабораторная работа №3]
Краткое описание работы
Имеется тонкая пленка GaN, ориентации [0001], выращенная на
сапфировой подложке (на c грани сапфира) (Рис. 14). Полагаем, что все
напряжения, возникшие в процессе роста срелаксировали. Термические
напряжения в пленке возникают при охлаждении на  как
следствие рассогласования коэффициентов термического напряжения
пленки и подложки. Толщина пленки
мкм, толщина подложки
 мкм. Материал пленки и подложки ортотропный, значения упругих
модулей: для GaN:

,

,

,

,

, для сапфира:

,

,

,

,

. Коэффициенты термического
расширения GaN:
 

,
 

, сапфира:
  

,
  

. Требуется с помощью
программного комплекса конечно-элементного анализа ANSYS получить
напряженно-деформированное состояние (НДС) структуры
пленка/подложка, найти значение напряжений

в пленке. Подобрать
подходящий продольный размер структуры, чтобы реализовать
приближение тонкой пленки. Получить сеточную сходимость. Сравнить
полученные результаты с аналитическим решением.
Цель работы
Ознакомление с возможностями программного комплекса ANSYS
при моделировании НДС в тонких пленках; реализация приближения
тонкой пленки, задание анизотропных свойств материалов.
Рис. 14 Схема структуры GaN/сапфир