基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

孟庆端; 贵磊; 张晓玲; 张立文; 耿东峰; 吕衍秋

doi:10.7498/aps.63.118503

搜索

期刊名称:

年:

起始页:

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

孟庆端 , 贵磊 , 张晓玲 , 张立文 , 耿东峰 , 吕衍秋

基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

孟庆端, 贵磊, 张晓玲, 张立文, 耿东峰, 吕衍秋

物理学报. 2014, 63(11): 118503.

doi: 10.7498/aps.63.118503.

摘要

液氮冲击中InSb面阵探测器表面经常出现局部分层、开裂等失效模式. 为明晰材料分层、光敏元芯片断裂过程，基于三维等效建模设想，在易分层处添加内聚区模型，合理选取界面分层开裂参数，建立了128×128 InSb探测器结构分层模型. 模拟结果涵盖了典型碎裂照片中呈现的所有形变信息，即1）在光敏元阵列区域，复现出典型棋盘格屈曲模式；2）在Negative电极区域上方，InSb芯片与下层材料逐渐分开，且分层向两侧逐步扩展；3）在面阵探测器周边区域，表面起伏相对平整. 上述模拟结果证明了所建分层模型的正确性和参数选取的合理性，为后续裂纹起源、传播过程的研究提供了模型基础.

关键词:

作者及机构信息

1.
河南科技大学电气工程学院, 洛阳 471023;

2.
河南科技大学信息工程学院, 洛阳 471023;

3.
中国空空导弹研究院, 洛阳 471009

基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金（批准号：61107083，61205090）资助的课题.

参考文献

[1]	He L, Yang D J, Ni G Q 2011 Introduction to Advanced Focal Plane Arrays (1st Ed.) (BeiJing: National Defence Industry Press) p1 (in Chinese) [何力, 杨定江, 倪国强 2011先进焦平面技术导论(第一版) (北京: 国防工业出版社)第1页]
[2]	Zhou P, Li C F, Liao C J, Wei Z J, Yuan S Q 2011 Chin. Phys. B 20 028502
[3]	Huo Y H, Ma W Q, Zhang Y H, Huang J L, Wei Y, Cui K, Chen L H 2011 Acta Phys. Sin. 60 098401 (in Chinese)[霍永恒, 马文全, 张艳华, 黄建亮, 卫炀, 崔凯, 陈良惠 2011 物理学报 60 098401]
[4]	Xiong D Y, Li N, Li Z F, Zhen H L, Lu W 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1403
[5]	Tidrow M Z 2005 Proceedings of SPIE, Bellingham, WA, March 25-28, 2005 p217
[6]	Gong H M, Liu D F 2008 Infrared Laser Eng. 37 18 (in Chinese) [龚海梅, 刘大福 2008 红外与极光工程 37 18]
[7]	Shet C, Chandra N 2002 J. Eng. Mater. Technol. 124 440
[8]	Mei H X 2011 Ph. D. Dissertation (American: University of Texas at Austin)
[9]	Yang Q D, Cox B 2005 Int. J. Fracture 133 107
[10]	Ghasemenjad H, Aboutorabi A 2011 J. Mater. Sci. Eng. 5 61
[11]	Yan Y B, Shang F L 2009 Int. J. Solids Struct. 46 2739
[12]	Xu Q, Lu Z X 2013 Int. J. Plasticity 41 147
[13]	Han J B, Siegmund T 2009 Wear 267 1680
[14]	Meng Q D, Zhang X L, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 190701 (in Chinese)[孟庆端, 张晓玲, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 190701]
[15]	Meng Q D, Yu Q, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 226103 (in Chinese) [孟庆端, 余倩, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 226103]

施引文献

[1]	He L, Yang D J, Ni G Q 2011 Introduction to Advanced Focal Plane Arrays (1st Ed.) (BeiJing: National Defence Industry Press) p1 (in Chinese) [何力, 杨定江, 倪国强 2011先进焦平面技术导论(第一版) (北京: 国防工业出版社)第1页]
[2]	Zhou P, Li C F, Liao C J, Wei Z J, Yuan S Q 2011 Chin. Phys. B 20 028502
[3]	Huo Y H, Ma W Q, Zhang Y H, Huang J L, Wei Y, Cui K, Chen L H 2011 Acta Phys. Sin. 60 098401 (in Chinese)[霍永恒, 马文全, 张艳华, 黄建亮, 卫炀, 崔凯, 陈良惠 2011 物理学报 60 098401]
[4]	Xiong D Y, Li N, Li Z F, Zhen H L, Lu W 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1403
[5]	Tidrow M Z 2005 Proceedings of SPIE, Bellingham, WA, March 25-28, 2005 p217
[6]	Gong H M, Liu D F 2008 Infrared Laser Eng. 37 18 (in Chinese) [龚海梅, 刘大福 2008 红外与极光工程 37 18]
[7]	Shet C, Chandra N 2002 J. Eng. Mater. Technol. 124 440
[8]	Mei H X 2011 Ph. D. Dissertation (American: University of Texas at Austin)
[9]	Yang Q D, Cox B 2005 Int. J. Fracture 133 107
[10]	Ghasemenjad H, Aboutorabi A 2011 J. Mater. Sci. Eng. 5 61
[11]	Yan Y B, Shang F L 2009 Int. J. Solids Struct. 46 2739
[12]	Xu Q, Lu Z X 2013 Int. J. Plasticity 41 147
[13]	Han J B, Siegmund T 2009 Wear 267 1680
[14]	Meng Q D, Zhang X L, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 190701 (in Chinese)[孟庆端, 张晓玲, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 190701]
[15]	Meng Q D, Yu Q, Zhang L W, Lv Y Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 226103 (in Chinese) [孟庆端, 余倩, 张立文, 吕衍秋 2012 物理学报 61 226103]

引用本文:

Citation:

计量

文章访问数: 1359
PDF下载量: 438
被引次数: 0

物理学报. 2014, 63(11): 118503.

doi: 10.7498/aps.63.118503.

基于内聚区模型的InSb面阵探测器分层研究

1. 河南科技大学电气工程学院, 洛阳 471023;
2. 河南科技大学信息工程学院, 洛阳 471023;
3. 中国空空导弹研究院, 洛阳 471009

基金项目:

国家自然科学基金青年科学基金（批准号：61107083，61205090）资助的课题.

收稿日期: 2014-01-19
修回日期: 2014-02-09
刊出日期: 2014-06-05

摘要: 液氮冲击中InSb面阵探测器表面经常出现局部分层、开裂等失效模式. 为明晰材料分层、光敏元芯片断裂过程，基于三维等效建模设想，在易分层处添加内聚区模型，合理选取界面分层开裂参数，建立了128×128 InSb探测器结构分层模型. 模拟结果涵盖了典型碎裂照片中呈现的所有形变信息，即1）在光敏元阵列区域，复现出典型棋盘格屈曲模式；2）在Negative电极区域上方，InSb芯片与下层材料逐渐分开，且分层向两侧逐步扩展；3）在面阵探测器周边区域，表面起伏相对平整. 上述模拟结果证明了所建分层模型的正确性和参数选取的合理性，为后续裂纹起源、传播过程的研究提供了模型基础.

关键词:

English Abstract

Delamination study of InSb infrared focal plane arrays using a cohesive zone model

1.
School of Electrical Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China;

2.
School of Information Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471023, China;

3.
China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China

Fund Project:
Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61107083, 61205090).

Received Date: 19 January 2014
Accepted Date: 09 February 2014
Published Online: 05 June 2014

Abstract: Local interfacial delamination and cracking, appearing in the top surface of InSb infrared focal plane arrays (IRFPAs), are typical failure patterns observed in liquid nitrogen shock tests. In order to explore the delamination mechanism and cracking process, based on the thought of three-dimensional equivalent modeling, we employ the cohesive zone model (CZM) for the interface where delamination appears most easily, and create the structural model of 128×128 InSb IRFPAs. Simulation results contain all the deformation characteristics appearing in the typical optical fracture photographs. That is, firstly, in the photosensitive element array, the global square checkerboard buckling pattern reappears; secondly, in the negative electrode material, the InSb chip is gradually separated from the negative electrode, and the width of delamination is widened gradually; thirdly, on the periphery of InSb IRFPAs, the surface is flat. All these findings suggest that the model created in this paper is correct, and the parameters selected are suitable. Based on the delamination model, it is possible to find the initiation and propagation rule of cracks in the research that follows.

Keywords:

全文HTML

参考文献 (15)

下载: 全尺寸图片幻灯片

返回文章

搜索

留言板