Laplace deep level transient spectroscopy: Embodiment and evolution

This paper is to commemorate the work of Leszek Dobaczewski¹ who devoted much of his life to the development and application of high resolution DLTS.     

A note on analyticity to piezoelectric systems

In this paper, we consider a piezoelectric dissipative system in which a dissipation term is given through the mechanical part of the stress tensor. The abstract Cauchy problem associated to this system generates a semigroup of linear operators. We establish the analyticity of this semigroup that, in turn, implies the exponential decay of the corresponding energy and the strong regularity of the solutions. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Novel approach for modelling of nanomachining using a mesh-less method

In this paper, a mesh-less method, called Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is used to simulate the nanomachining operation in order to assist with the understanding of the fundamental mechanisms of nano scale material deformation and the characteristics of the post machined surface. An elasto-plastic nano-machining analysis is used to form a nano-groove using a conical tool on a copper specimen. The SPH solutions are validated against nano scale machining experiments conducted using a nanoindenter. The simulated results showed that the normal force is greater than the cutting force in this nano scale machining operation, which is consistent with the experimental results. Both the ploughing and cutting mechanisms were observed in these machining conditions and increased with the increase of the depth of cut. Moreover, the results reveal that the larger negative rake angle reduced the ploughing mechanism and caused higher residual stress and strain along the machined surface. Therefore, the effect of machining parameters on the nano deformation mechanism and the quality of the machined surface can be rapidly assessed using SPH.     

微悬臂梁生化传感器在液体环境中的应用

微悬臂梁由于其体积小、响应速度快、灵敏度高和易于集成等特点,已迅速发展成为一门新兴的传感器技术.本文简要介绍了微悬臂梁传感器的工作原理和信号读出方法,概括了近年来它在液体环境中的研究现状,并对其性能特点和局限性进行了讨论,展望了该类型传感器今后的研究趋势.     

内应力对Mn2NiGa铁磁形状记忆合金的结构、相变和磁性能的影响

通过施加压应力的方法,在铁磁形状记忆合金Mn₂NiGa中引入残留内应力,研究了内应力对 Mn₂NiGa材料的结构、相变和磁性能的影响.研究发现,加压过程使材料发生了塑性形变,在材料内部引入了大量的位错缺陷.卸载后保留的位错缺陷在材料中造成了残留的内应力,导致了马氏体相变温度大幅度提高, 使原本室温下的母相转变成了马氏体相.测量到导致样品转变成马氏体的阈值压应力为1.0 GPa.加压形成的马氏体中的残留内应力将矫顽力从低于50 Oe提高到350 Oe.残留内应力在730 K的热处理中由于位错缺陷的消失而得以消除,样品实现了马氏体逆相变.如此高的逆相变温度使得 Mn₂NiGa马氏体的居里温度测量成为可能,获得了530K的数值.     

单轴、双轴应变Si拉曼谱应力模型

本文依据拉曼光谱原理, 基于Secular方程及拉曼选择定则分别获得了单轴、 双轴(001), (101), (111)应变Si材料应变张量与拉曼谱线移动的定量关系, 并在此基础上, 基于广义胡克定律最终建立了单轴、双轴(001), (101), (111)应变Si材料拉曼谱峰与应力的理论关系模型. 该模型建立过程详细、系统, 所得结果全面、量化, 可为应变Si材料应力的测试分析提供重要理论参考.     

无工质微波推力器推力测量实验

基于经典的电磁学理论, 本文建立了一套新概念空间推进装置-----无工质微波推力器系统, 这套装置可以直接把微波辐射能转换为推力而不需要任何推进介质. 与传统的空间推进装置不同, 该系统可以避免携带庞大的推进剂储箱并消除羽流对航天飞行器的污染. 该系统由集成在一起的圆台微波谐振腔、 微波源和负载组成, 其中微波源产生的微波辐射能被输入到圆台微波谐振腔内并形成纯驻波与电磁压强梯度, 从而沿圆台微波谐振腔轴线方向形成净推力. 本文根据随遇平衡原理, 通过克服推力器本身的自重和刚性阻力, 成功地测量出无工质微波推力器产生的净推力. 结果表明: 基于经典电磁学理论建立的无工质微波推进系统可以产生净推力; 当微波源输出2.45 GHz, 80---2500 W的微波功率时, 推力器产生的推力分布在70---720 mN范围内, 测量总误差小于12%.     

倒装芯片塑料球栅阵列封装器件在外应力下的失效机理

倒装芯片塑料球栅阵列(FC-PBGA)封装形式独特而被广泛应用, 分析研究其在实际应用过程中, 在高温、电、水汽等多种综合环境应力条件作用下的失效机理对提高其应用可靠性有重要意义. 本文对0.13 μm 6层铜布线工艺的FC-PBGA FPGA器件, 通过暴露器件在以高温回流焊过程中的热-机械应力为主的综合外应力作用下的失效模式, 分析与失效模式相对应的失效机理. 研究结果表明, FC-PBGA器件组装时的内外温差及高温回流焊安装过程中所产生的热-机械应力是导致失效的根本原因, 在该应力作用下, 芯片上的焊球会发生再熔融、桥接相邻焊球致器件短路失效; 芯片与基板之间的填充料会发生裂缝分层、倒装芯片焊球开裂/脱落致器件开路失效; 芯片内部的铜/低k互连结构的完整性受损伤而影响FC-PBGA器件的使用寿命.     

冲击加载下Zr51Ti5Ni10Cu25Al9金属玻璃的塑性行为

进行了10—27 GPa应力范围内Zr₅₁Ti₅Ni₁₀Cu₂₅Al₉金属玻璃的平面冲击实验以研究其高压-高应变率加载下的塑性行为.由样品自由面粒子速度剖面的分析获得了冲击加载过程的轴向应力,并通过轴向应力与静水压线的比较获得剪应力.实验结果表明,尽管存在明显的松弛效应,但Zr基金属玻璃的Hugoniot弹性极限随着冲击应力的增加而增加.然而,塑性波阵面上的剪应力则显示先硬化而后软化现象,而且软化的幅度随冲击应力的增加而增加.冲击加载下Zr基金属玻璃的上述剪应力变化特征与分子动力学模拟结果比较一致,但与压剪实验结果和一维应力冲击实验结果明显不同.     

黏弹性熔体充模流动诱导残余应力模拟

流动诱导残余应力是塑料制品产生应力开裂以及翘曲变形等现象的重要原因,对成型过程中流动诱导残余应力研究具有重要意义.推导了基于黏弹性eXtended Pom-Pom本构关系的能量方程,进而建立了描述黏弹性流体非等温充模流动的气-液两相模型.用同位网格有限体积法进行了求解,得到了凝固层和剪切速率分布,给出了充填结束时影响制件力学性能的流动诱导残余应力.结果表明,型腔中凝固层的厚度与注射速率有关,注射速率越大,充模时间越短,凝固层越薄.在制品表层紧邻模壁的地方,剪切速率和残余应力几乎为零;在制品次表层的位置,制件内剪切速率和流动残余应力也较高;而在远离模壁的地方,剪切速率和流动残余应力也较小.