Computer simulation of grain boundary grooving by anisotropic surface drift diffusion due to capillary, electromigration and elastostatic forces
Kapiler, elektrogöç ve elastostatik kuvvetler etkisinde yön bağımlı yüzey sürüklenme difüzyonu ile tane sınırı oluklanmasının bilgisayar benzetimi
- Tez No: 269099
- Danışmanlar: PROF. DR. TARIK ÖMER OĞURTANI, PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Basınç gerilmesi, Benzetim, Difüzyon, Tane sınırı, Yüzey dokusu, Yüzey enerjisi, Yüzey gerilimi, Yüzey modelleme, Yüzey topolojisi, Yüzey çatlağı, Compressive stress, Simulation, Diffusion, Grain boundary, Surface texture, Surface energy, Surface tension, Surface modelling, Surface topology, Surface crack
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın amacı, çok kristalli ince film metalik iletkenlerde (ara?bağlantılar) kapiler, elektrogöç ve elastostatik kuvvetler etkisinde yön bağımlı yüzey difüzyonu ile gerçekleşen tane sınırı oluklaşmasını kuramsal yönden ele almak ve meydana gelen olayların anlaşılması için bilgisayar benzetim deneyleri gerçekleştirmektir. Bu amaçla, üçlü kavşak tekillikleri içeren yüzey ve arayüzeylerin dönüşümsüz termo?kinetiği özenle işlenmiş, ortaya çıkan iyi halli hareketli sınır değer problemi ön takip yöntemi ile çözülmüştür. Ara?bağlantıların çalışma esnasında maruz kaldıkları gerinme şartlarının benzetimi problemi iki boyutlu eşyönlü lineer elastisite kuramı kapsamında ele alınmıştır (düzlemsel gerinim). Gerilme destekli difüzyon probleminde ise elastik gerilme enerjisi yoğunluğunun yanı sıra, hareket halindeki kusurlar (mono?boşluklar) ile gerilme alanı arasındaki elastik çift?kutuplu tensörel etkileşimler de hesaba katılmıştır. Elastostatik ve elektrostatik alanlar, sabit ve doğrusal elemanların kullanıldığı, dolaylı sınır eleman yöntemi kullanılarak hesap edilmiştir. Elektrogöç şartlarına maruz bırakılan filmlerde oluk simetrisinin bozulması, eşyönlü yüzey difüzivitesi ile oluk derinliği için bir üst sınırın oluşması, yön bağımlı yüzey difüzivitesi ile sırt/kesik oluşumları ve tüm bu oluşumlarda ıslanma etkeninin oynadığı rol incelenmiştir. Uygulanan çekme gerilmesi ile hızlanan oluklaşma kinetiği, literatürde yer alan tane sınırı oyuk büyümesi modelleri ile karsılaştırmalı olarak incelenmiş, yüksek gerilmelerde tane sınırında difüzif mikro?çatlak oluştuğu görülmüştür. Diğer taraftan, gerilme destekli difüzyonun tanımlanmasında EÇTE'nin kullanılmış olması, baskı gerilmesi altında tane sınırlarında sırt oluşumunun yüzey difüzyonu ile açıklanabilmesine ve dinamik bilgisayar benzetimlerinin yapılabilmesine imkân vermiştir. Bu bağlamda, tepecik büyümesi için kuluçka zamanı ve tane sınırı göçünün enerjik olarak elverişli hale geldiği bir geçiş derinliği tanımlanmıştir.
Özet (Çeviri)
Aim of this study is to develop a theoretical basis and to perform computational experiments for understanding the grain boundary (GB) grooving in polycrystalline thin film metallic conductors (interconnects) by anisotropic surface diffusion due to capillary, electromigration and elastostatic forces. To this end, irreversible thermo?kinetics of surfaces and interfaces with triple junction singularities is elaborated, and the resulting well-posed moving boundary value problem is solved using the front?tracking method. To simulate the strain conditions of the interconnects during service, the problem is addressed within the framework of isotropic linear elasticity in two dimensions (plane strain condition). In the formulation of stress induced surface diffusion, not only the contribution due to elastic strain energy density (ESED) but also that of the elastic dipole tensor interactions (EDTI) between the stress field and the mobile atomic species (monovacancies) is considered. In computation of the elastostatic and electrostatic fields the indirect boundary element method (IBEM) with constant and straight boundary elements is utilized. The destruction of groove symmetry, termination of the groove penetration with isotropic surface diffusivity, ridge/slit formations with anisotropic diffusivity and the role played by the wetting parameter are all identified for electromigration conditions. The kinetics of accelerated groove deepening with an applied tensile stress is examined in connection with GB cavity growth models in the literature and a diffusive micro-crack formation is reported at the groove tip for high stresses. On the other hand, the use of EDTI provided a means to dynamically simulate GB ridges under compressive stress fields with surface diffusion. An incubation time for hillock growth and a crossover depth over which GB migration becomes energetically favorable is defined and discussed in this context.
Benzer Tezler
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- Ağızlık açma mekanizmalarının tasarımı
Başlık çevirisi yok
RECEP EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL R. ALPAY
- Doğuştan kalça çıkıklı hastalarda kalça patolojilerinin bilgisayarlı tomografi ile değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
NECDET ŞÜKRÜ ALTUN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Ortopedi ve TravmatolojiGazi ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ORHAN ASLANOĞLU
- Kuyruk modelleri ve analizi üzerine bir uygulama
Başlık çevirisi yok
DİDEM ÖZPULAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
İstatistikEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİKRET İKİZ
- Landsat uydusu aracılığı ile elde edilen görüntülerin sınıflandırılmaları ve bunlara ilişkin bilgisayar programlarının hazırlanması
Başlık çevirisi yok
G. FERZAN KÜÇÜKA
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİS PÜSKÜLCÜ