Aus eigener Erfahrung weiß man, dass sehr harte Werkstoffe dazu tendieren, katastrophal zu zerbrechen. Neben vielen anderen Materialien gilt dies auch für Silizium, die Basis auf der jede mikroelektronische Komponente aufgebaut ist. Chips aus Silizium stecken in jedem Mobiltelefon, in Steuerelementen von Autos und anderen elektronischen Geräten. Während die funktionellen Eigenschaften Silizium unverzichtbar machen, limitiert die niedrige Schadenstoleranz die Zuverlässlichkeit und Sicherheit im täglichen Gebrauch.
Kleinheit als Vorteil
Ein Team von Werkstoffwissenschaftern des Lehrstuhls Materialphysik in Department Werkstoffwissenschaften der Montanuniversität Leoben, des Erich Schmid Institutes für Werkstoffforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und des Materials Centers Leoben haben nun entdeckt, dass eine intrinsische Steigerung der Bruchzähigkeit für spröde Werkstoffe durch entsprechende Miniaturisierung erreicht werden kann.
Mit Hilfe von hochaufgelösten nanoskaligen in-situ Experimenten in Verbindung mit digitalen Zwillingen konnte eine Steigerung der Bruchzähigkeit von über dreihundert Prozent demonstriert werden. „Das sind extrem erfreuliche Nachrichten für mikro- und nanoelektronische Anwendungen, wo durch die fortschreitende Miniaturisierung Komponenten und Strukturen unaufhörlich schrumpfen. Unsere Erkenntnisse öffnen hier neue Wege um die eingesetzten funktionellen Werkstoffe durch entsprechende Verkleinerung gleichzeitig versagensresistenter zu machen.“ erklärt Assoz.Prof. Dr. Daniel Kiener, Leiter der Forschungsgruppe.
Veröffentlichung
Diese zukunftsweisenden Ergebnisse wurden kürzlich in Materials Today, einem höchst angesehenen werkstoffwissenschaftlichen Journal, frei zugänglich veröffentlicht. Details zur Arbeit findet man unter:
In-situ TEM investigation of toughening in Silicon at small scales
I. Issa et al, Materials Today, veröffentlicht am 03.07.2021
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.03.009
Weitere Infos
Assoz.Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont. Daniel Kiener
Lehrstuhl Materialphysik, Department Werkstoffwissenschaften, Montanuniversität Leoben
E-Mail: daniel.kiener@unileoben.ac.at
Tel.: +43 3842 804 412
