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Switching the fracture toughness of single-crystal ZnS using light irradiation

Zhu, Tingting ; Ding, Kuan ; Oshima, Yu ; Amiri, Anahid ; Bruder, Enrico ; Stark, Robert W. ; Durst, Karsten ; Matsunaga, Katsuyuki ; Nakamura, Atsutomo ; Fang, Xufei (2021)
Switching the fracture toughness of single-crystal ZnS using light irradiation.
In: Applied Physics Letters, 118 (15)
doi: 10.1063/5.0047306
Artikel, Bibliographie

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Kurzbeschreibung (Abstract)

An enormous change in the dislocation-mediated plasticity has been found in a bulk semiconductor that exhibits the photoplastic effect. Herein, we report that UV (365 nm) light irradiation during mechanical testing dramatically decreases the fracture toughness of ZnS. The crack tip toughness on a (001) single-crystal ZnS, as measured by the near-tip crack opening displacement method, is increased by ~45% in complete darkness compared to that in UV light. The increase in fracture toughness is attributed to a significant increase in the dislocation mobility in darkness, as explained by the crack tip dislocation shielding model. Our finding suggests a route toward controlling the fracture toughness of photoplastic semiconductors by tuning the light irradiation.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2021
Autor(en): Zhu, Tingting ; Ding, Kuan ; Oshima, Yu ; Amiri, Anahid ; Bruder, Enrico ; Stark, Robert W. ; Durst, Karsten ; Matsunaga, Katsuyuki ; Nakamura, Atsutomo ; Fang, Xufei
Art des Eintrags: Bibliographie
Titel: Switching the fracture toughness of single-crystal ZnS using light irradiation
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 16 April 2021
Verlag: AIP Publishing
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Applied Physics Letters
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 118
(Heft-)Nummer: 15
DOI: 10.1063/5.0047306
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Kurzbeschreibung (Abstract):

An enormous change in the dislocation-mediated plasticity has been found in a bulk semiconductor that exhibits the photoplastic effect. Herein, we report that UV (365 nm) light irradiation during mechanical testing dramatically decreases the fracture toughness of ZnS. The crack tip toughness on a (001) single-crystal ZnS, as measured by the near-tip crack opening displacement method, is increased by ~45% in complete darkness compared to that in UV light. The increase in fracture toughness is attributed to a significant increase in the dislocation mobility in darkness, as explained by the crack tip dislocation shielding model. Our finding suggests a route toward controlling the fracture toughness of photoplastic semiconductors by tuning the light irradiation.

ID-Nummer: Artikel-ID: 154103
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physikalische Metallkunde
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Physics of Surfaces
Hinterlegungsdatum: 20 Apr 2021 05:39
Letzte Änderung: 11 Sep 2024 08:35
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