Cálculo por Elementos Finitos de Monocristais de Silício sob Forças de Tração e sua Influência nas Medidas de Perfis de Difração

Abstract

O conceito mais básico do método dos elementos finitos (FEM) é a discretização da geometria do problema em vários elementos menores, cada elemento sendo chamado de elemento finito e possuindo seu conjunto de equações acoplado aos elementos vizinhos. O FEM, com o avanço do poder computacional, torna-se uma ferramenta essencial para projeção dos resultados de modelos por meio de simulações. A teoria para análise estrutural consiste basicamente da construção de uma matriz de rigidez global, que é construída a partir da rigidez de cada elemento finito que na aplicação de uma força arbitrária gera deslocamentos (deformações) ou vice-versa. Já a difração dinâmica de raios X é uma teoria microscópica da interação de feixes raios X que, ao serem refletidos em um monocristal perfeito, criam um perfil de difração. Como este depende do parâmetro de rede, sob a influência de uma força externa (macro) o parâmetro de rede altera. A alteração do parâmetro de rede sob uma força serve como principal elo entre o macroscópico e o microscópico. Este trabalho compara os resultados experimentais preliminares de monocristal de silício tracionado e suas respectivas curvas experimentais de difração com resultados do modelo que é simulado por meio da FEM e de programas que calculam a curva de difração. Os resultados inicias indicam que há consistência nas simulações de FEM, porém isso não é o suficiente para dizer se estão coerentes com os dados experimentais preliminares, sendo necessária a coleta de mais dados.