最近，期刊《Precision Engineering》发表了题为“Investigation on the machining mechanism of silicon modified by Au ion irradiation in elliptical vibration diamond cutting”的论文。硕士生付宇帆为论文第一作者，张建国教授为论文通讯作者。

单晶硅在半导体、红外光学和光伏产业中有着重要的应用。然而，由于硅具有硬脆的特点，超精密加工具有挑战性。离子辐照被认为是降低共价晶体硬度和脆性的先进技术，有利于塑性加工过程。在本研究中，首先进行了金离子辐照硅的模拟和实验研究。随后，通过椭圆振动切削进行了斜切实验，并与普通切削进行了加工性能比较，阐述了材料去除机理。与普通切削相比，椭圆振动切削下辐照改性硅的脆塑转变临界切削深度提高了近7倍。通过拉曼光谱和斜切微沟槽对材料改性进行了初步验证。最后，通过透射电子显微镜详细分析了离子辐照损伤机制和非晶硅/晶体硅加工变形机制。辐照样品包含1050 nm的非晶层、含有位错和纳米晶体的过渡层以及晶体层。在加工非晶硅/晶体硅界面时，非晶层中的加工缺陷会首先吸收能量，确保晶体层不会产生晶格损伤缺陷。研究证实，设计离子辐照非晶化深度，使用适当的超精密切削深度，椭圆振动切削可以实现具有完整晶格基底的塑性切削。

离子辐照硅的椭圆振动金刚石切削机理研究

本研究得到了国家重点研发计划项目(2023YFB3407200)、国家自然科学基金项目(52375430和52225506)和华中科技大学学术前沿青年团队项目(No.2019QYTD12)的资助。

论文信息：Yufan Fu, Zhenfeng Shen, Honglei Mo, Jianguo Zhang*, Xiao Chen, Junfeng Xiao, Jianfeng Xu. Investigation on the machining mechanism of silicon modified by Au ion irradiation in elliptical vibration diamond cutting. Precision Engineering, 2024, 91: 27-35. 

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2024.09.001