Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Onderzoeksartikel
Deze studie analyseert gekoppelde thermo-foto-elastische velden in anisotrope, vezelversterkte silicium met behulp van een normale modus en eigenwaardemethode. De resultaten tonen ruimtelijke verval en tijdsafhankelijke veldevolutie, met een sterke gevoeligheid voor anisotropie. Heatmaps illustreren veldverdeling en lokalisatie.
Deze studie onderzoekt een gekoppeld thermo-fotoelastisch systeem in een anisotroop, vezelversterkt siliciumhalfgeleidermedium, met als doel de interactie tussen thermische, draaggolf- en mechanische velden vast te leggen. Dergelijke anisotrope vezelversterkte materialen spelen een cruciale rol in moderne technische toepassingen, waaronder micro-elektronische en opto-elektronische apparaten, lasergebaseerde technologieën, sensoren en geavanceerde composietstructuren, waarbij directionele eigenschappen en verbeterde mechanische prestaties vereist zijn. Ze zijn vooral belangrijk bij het ontwerp van halfgeleidercomponenten die aan thermische en optische belasting worden blootgesteld, waarbij nauwkeurige voorspelling van het gedrag van gekoppelde velden essentieel is voor betrouwbaarheid en prestatieoptimalisatie. De beheersvergelijkingen worden geformuleerd op basis van het gekoppelde fysische model en vervolgens omgezet in een dimensieloze vorm om de analyse te vereenvoudigen en de relatieve invloed van de betrokken parameters te benadrukken. Het probleem wordt opgelost met een normaalmodustechniek en teruggebracht tot een eerste-orde vector-matrix differentiaalsysteem, gevolgd door een eigenwaardebenadering om analytische oplossingen te verkrijgen die voldoen aan de opgelegde randvoorwaarden binnen een semi-oneindig domein. Numerieke analyse wordt uitgevoerd om het effect van tijdsvariatie op alle fysische velden te onderzoeken, waarbij sterke ruimtelijke demping en gekoppeld gedrag wordt aangetoond dat wordt bepaald door anisotropie en vezelversterking. Ruimtelijke warmtekaartrepresentaties worden gebruikt om de evolutie en lokalisatie van de velden te visualiseren, wat fysiek inzicht geeft in de multifysische interacties en de effectiviteit van de analytische aanpak aantoont.
Thermo-fotoelasticiteit is uitgegroeid tot een belangrijk multidisciplinair vakgebied dat de interactie beschrijft tussen thermische, mechanische en optische effecten in halfgeleidermaterialen onder fotothermische excitatie. De koppeling tussen deze velden wordt vooral opvallend in moderne toepassingen waarbij laserverwarming en optische excitatie betrokken zijn. Zo onderzocht Saeed1 thermo-foto-elastische interacties in halfgeleiders met behulp van hyperbolische tweetemperatuurmodellen, waarmee het belang van thermische relaxatie-effecten bij het nauwkeurig voorspellen van systeemgedrag werd aangetoond. De the....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Deze studie is volledig gebaseerd op theoretische modellering en numerieke simulaties en omvat geen menselijke deelnemers, dierlijke proefpersonen of biologische monsters. Daarom waren ethische goedkeuring en geïnformeerde toestemming niet vereist.
Wiskundige formulering van fotothermoelasticiteit in vezelversterkte anisotrope media
De huidige studie onderzocht een 2D-vezelversterkte anisotrope halfgeleiderhalfruimte die wordt onderworpen aan oppervlakte-optische excitatie. Het medium besloeg het gebied x ≥ 0, waarbij de grens bij x = 0 het blootgestelde oppervlak verte....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Numerieke resultaten
In deze sectie werden numerieke berekeningen uitgevoerd om het gedrag van het gekoppelde thermo-foto-elastische draagsysteem in een anisotrope, vezelversterkte halfgeleidermedium te analyseren. Het behandelde materiaal was silicium (Si), en de fysieke en materiaalparameters worden vermeld in Tabel 1. Deze materiaalconstanten werden direct in de beheersvergelijkingen opgenomen en geïmplementeerd in de numerieke berekeningen om de v.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De verkregen resultaten geven duidelijk fysisch inzicht in het gekoppelde thermo-fotoelastische gedrag in anisotrope vezelversterkte halfgeleidermedia. De huidige studie stelt een analytisch kader gebaseerd op eigenwaarde voor het onderzoeken van de interactie tussen thermische belasting, dragergeneratie en elastische vervorming in dergelijke media. De waargenomen respons wordt fundamenteel bepaald door de sterke koppeling tussen deze fysische processen. De absorptie van optische energie.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende belangen hebben.
Wij spreken onze waardering uit aan de Deanship of Research and Graduate Studies aan King Khalid University voor de financiering van dit werk via een groot onderzoeksproject onder subsidienummer RGP2/217/46.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Computational software (symbolische en numerieke analyse) | Wolfram Research | Wolfram Mathematica (versie 12.0) werd gebruikt | Gebruikt voor eigenwaardeberekening, implementatie van analytische oplossing en numerieke evaluatie |
| Gereedschappen voor gegevensvisualisatie (contour- en heatmapgeneratie) | Wolfram Research | Wolfram Mathematica (versie 12.0) werd gebruikt voor het genereren van 2D-contourplots en ruimtelijk-temporele heatmaps | Gebruikt voor het genereren van 2D-contourplots en ruimtelijk-temporele heatmaps |
| Gegevensset van materiaalparameters (eigenschappen van siliciumhalfgeleiders) | Verschillende literatuurbronnen | N/A | Fysische constanten (elastisch, thermisch, dragergerelateerd) gebruikt in berekeningen (Tabel 1) |
| Persoonlijke computer/werkstation | HP | N/A | Berekeningen werden uitgevoerd op een standaard persoonlijke computer met Windows OS en voldoende geheugen voor numerieke simulaties |
| Vergelijkingseditor | Microsoft Word en MathType | N/A | Gebruikt voor het opmaken en presenteren van wiskundige uitdrukkingen in het manuscript |
| Referentiebeheersoftware | Elsevier | N/A | Gebruikt voor het beheren van referenties en het opmaken van citaties (Vancouver-stijl) |
Dit artikel is gepubliceerd
Video binnenkort beschikbaar