《表1 单晶锗 (111) 晶面的实验所测数据》

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《纳米压痕条件下单晶锗的尺寸效应》

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图3和图4分别为单晶锗（111）晶面的硬度和弹性模量与压入深度的关系。从图3和图4可以看出，单晶锗（111）晶面的硬度和弹性模量具有相同的变化趋势，均呈现出随压入深度增大而逐渐减小并最终趋于稳定的变化趋势，表现出了明显的尺寸效应[6]。关于尺寸效应的产生可以解释为:在压入的初始阶段，压头仅仅作用于材料的上表层，此时材料的硬度和弹性模量主要依赖于材料上表层的应变分布，在低载荷区，材料的硬度和弹性模量会出现明显的下降[7]。除此之外，由于材料加工过程中存在亚表面损伤，会使材料内部产生位错、塑性变形以及残余应力等，随着压入深度的增加，压头所做的功转换为材料的塑性变形能，材料的位错密度和残余应力开始减小，因此材料的硬度和弹性模量也会相应的减小，从而表现出尺寸效应[8-9]。