The deformation behavior and mechanical properties of a tilted Si nanorod array structure on Cu/Ti bilayer film coated Si substrate were studied for the first time by coupled atomic force microscopy and nanoindentation techniques. The individual Si nanorods fabricated by an oblique angle deposition technique are composed of many fine Si nanofibers with the diameter ranging from 10 to 50 nm. They are not brittle, but ductile. The ductile metallic Cu/Ti bilayer film roots contribute remarkably to the mechanical robustness of the Si nanorods. The toughening mechanism of such Si-based nanoanodes has been elucidated by experimental mechanics studies.

1.
J. M.
Tarascon
and
M.
Armand
,
Nature
414
,
359
(
2001
).
2.
A.
Magasinski
,
P.
Dixon
,
B.
Hertzberg
,
A.
Kvit
,
J.
Ayala
, and
G.
Yushin
,
Nature Mater.
9
,
353
(
2010
).
3.
K.
Xu
,
Chem. Rev.
104
,
4303
(
2004
).
4.
M.
Yoshio
,
T.
Tsumura
, and
N.
Dimov
,
J. Power Sources
146
,
10
(
2005
).
5.
M.
Uehara
,
J.
Suzuki
,
K.
Tamura
,
K.
Sekine
, and
T.
Takamura
,
J. Power Sources
146
,
441
(
2005
).
6.
I.
Boyano
,
M.
Bengoechea
,
I.
de Meatza
,
O.
Miguel
,
I.
Cantero
,
E.
Ochoteco
,
J.
Rodriguez
,
M.
Lira-Cantu
, and
P.
Gomez-Romero
,
J. Power Sources
166
,
471
(
2007
).
7.
B.
Lestrie
,
S.
Bahri
,
I.
Sandu
,
L.
Roue
, and
D.
Guyomard
,
Electrochem. Commun.
9
,
2801
(
2007
).
8.
C. K.
Chan
,
H. L.
Peng
,
G.
Liu
,
K.
McIlwrath
,
X. F.
Zhang
,
R. A.
Huggins
, and
Y.
Cui
,
Nat. Nanotechnol.
3
,
31
(
2008
).
9.
N. C.
Li
,
C. R.
Martin
, and
B.
Scrosati
,
J. Power Sources
97–98
,
240
(
2001
).
10.
K.
Kang
,
H. S.
Lee
,
D. W.
Han
,
G. S.
Kim
,
D.
Lee
,
G.
Lee
,
Y. M.
Kang
, and
M. H.
Jo
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
053110
(
2010
).
11.
M.
Au
,
Y. P.
He
,
Y. P.
Zhao
,
H.
Ghassemi
,
R. S.
Yassar
,
B.
Garcia-Diaz
, and
T.
Adams
,
J. Power Sources
196
,
9640
(
2011
).
12.
Y. P.
He
and
Y. P.
Zhao
,
Cryst. Growth Des.
10
,
440
(
2010
).
13.
X. Y.
Tao
,
J.
Du
,
Y. C.
Yang
,
Y. P.
Li
,
Y.
Xia
,
Y. P.
Gan
,
H.
Huang
,
W. K.
Zhang
, and
X. D.
Li
,
Cryst. Growth Des.
11
,
4422
(
2011
).
14.
Y. C.
Yang
,
G. F.
Wang
, and
X. D.
Li
,
Nano Lett.
11
,
2845
(
2011
).
15.
Z. J.
Gu
,
Y. C.
Yang
,
K. Y.
Li
,
X. Y.
Tao
,
G.
Eres
,
J. Y.
Howe
,
L. T.
Zhang
,
X. D.
Li
, and
Z. W.
Pan
,
Carbon
49
,
2475
(
2011
).
16.
Y. C.
Yang
,
Z. H.
Xu
,
Z. W.
Pan
, and
X. D.
Li
,
Adv. Mater.
24
,
881
(
2012
).
17.
X. Y.
Tao
,
J.
Du
,
Y. P.
Li
,
Y. C.
Yang
,
Z.
Fan
,
Y. P.
Gan
,
H.
Huang
,
W. K.
Zhang
,
L. X.
Dong
, and
X. D.
Li
,
Adv. Energy Mater.
1
,
534
(
2011
).
18.
J. R.
Dahn
,
T.
Zheng
,
Y. H.
Liu
, and
J. S.
Xue
,
Science
270
,
590
(
1995
).
19.
K. M.
Shaju
,
F.
Jiao
,
A.
Debart
, and
P. G.
Bruce
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
9
,
1837
(
2007
).
20.
J. W.
Hall
,
N.
Membreno
,
J.
Wu
,
H.
Celio
,
R. A.
Jones
, and
K. J.
Stevenson
,
J. Am. Chem. Soc.
134
,
5532
(
2012
).
21.
L. W.
Ji
and
X. W.
Zhang
,
Energy Environ. Sci.
3
,
124
(
2010
).
22.
D.
Rangappa
,
K. D.
Murukanahally
,
T.
Tomai
,
A.
Unemoto
, and
I.
Honma
,
Nano Lett.
12
,
1146
(
2012
).
23.
J. R.
Szczech
and
S.
Jin
,
Energy Environ. Sci.
4
,
56
(
2011
).
24.
P.
Meduri
,
C.
Pendyala
,
V.
Kumar
,
G. U.
Sumanasekera
, and
M. K.
Sunkara
,
Nano Lett.
9
,
612
(
2009
).
25.
Y.
He
,
J. G.
Fan
, and
Y. P.
Zhao
,
Cryst. Growth Des.
10
,
4954
(
2010
).
26.
J. G.
Park
,
S. H.
Lee
,
B.
Kim
, and
Y. W.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
4625
(
2002
).
27.
J. H.
Kim
,
H.
Kim
, and
H. J.
Sohn
,
Electrochem. Commun.
7
,
557
(
2005
).
28.
J. W.
Kim
,
J. H.
Ryu
,
K. T.
Lee
, and
S. M.
Oh
,
J. Power Sources
147
,
227
(
2005
).
29.
C.
Gaire
,
D. X.
Ye
,
T. M.
Lu
,
G. C.
Wang
, and
R. C.
Picu
,
J. Mater. Res.
23
,
328
(
2008
).
30.
C.
Gaire
,
D. X.
Ye
,
F.
Tang
,
R. C.
Picu
,
G. C.
Wang
, and
T. M.
Lu
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
5
,
1893
(
2005
).
31.
Y. H.
Jing
and
Q. Y.
Meng
,
Physica B
405
,
2413
(
2010
).
32.
R. E.
Rudd
and
B.
Lee
,
Mol. Simul.
34
,
1
(
2008
).
33.
X. D.
Li
,
B.
Bhushan
,
K.
Takashima
,
C. W.
Baek
, and
Y. K.
Kim
,
Ultramicroscopy
97
,
481
(
2003
).
34.
X. D.
Li
and
B.
Bhushan
,
Wear
220
,
51
(
1998
).
35.
A.
Luque
,
J.
Aldazabal
,
J. M.
Martinez-Esnaola
, and
J. G.
Sevillano
,
Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct.
29
,
615
(
2006
).
36.
Y.
Song
,
R.
Yang
,
D.
Li
,
Z. Q.
Hu
, and
Z. X.
Guo
,
J. Comput.-Aided Mater. Des.
6
,
355
(
1999
).
You do not currently have access to this content.