双磨粒抛光单晶Si的分子动力学模拟

目的通过分子动力学(MD)模拟,获得双金刚石磨粒抛光单晶Si的去除机理。方法采用一种新的单晶硅三体磨粒抛光方法,测试双磨粒的抛光深度和横向/纵向间距对三体磨粒抛光的影响,从而获得相变、表面/亚表面损伤等情况,并获得抛光过程中温度及势能的变化情况。结果对比抛光深度为1、3 nm时配位数的情况,发现抛光深度为1 nm时,抛光完成时相变的原子数是4319,而抛光深度为3 nm时,相变原子数为12516。随着磨粒在Si工件表面抛光深度的加深,抛光和磨蚀引起的相变原子和损伤原子的数目增加。仿真结果还表明,单晶Si相变原子的种类和数目随磨粒横向间距的增加而增加,随着纵向间距的增加反而减少。系统的初始温度设为298 K,抛光深度为1 nm时,抛光完成时的温度是456 K,而抛光深度为3 nm时,温度是733 K。抛光完成时,纵向组和横向组的温度仅相差30~40 K。在抛光深度、横向间距和纵向间距3个对照组中,抛光深度对亚表面损伤的影响最大。抛光深度为3 nm时,亚表面的损伤深度最大,从而导致更多的材料从单晶Si工件表面去除。结论双磨粒的抛光深度和间距不仅对硅的表面微观结构产生影响,还对相变产生影响。模拟参数相同时,较大的抛光深度和横向间距下会产生更多的相变原子,因此相变受抛光深度的影响最大,受纵向间距的影响最小。

电感式磨粒在线监测传感器的激励特性分析

针对电感磨粒传感器对小颗粒感应电动势微弱的现象,运用电磁原理、交流电原理、毕奥—萨伐尔原理,建立了该型传感器的感应电动势的数学模型,分析了激励频率、磨粒大小对感应电动势的影响,以及双磨粒通过传感器的情况,并进行了试验,验证了模型的正确性,为该型传感器的工程应用设计提供了依据。