薄膜材料物理--第二章薄膜的力学性质

第,四,讲,第二章 薄膜的力学性质,第二章 薄膜的力学性质,(,续,),第,四,讲,2.4,内应力的测试方法,1,、,悬臂梁法,测量时常用基片,云母片、玻璃片,尺寸：,152 0.0565 10 0.15mm,3,测量方法：目镜直视法、各种光学法、电感法、电容法、,机电法等，其中电容法的灵敏度最高。,薄膜内应力：,2,、弯盘法,采用圆形基片，分别测量出在淀积薄膜前后的基片的曲率半径,R,1,和,R,2,，则薄膜单位宽度的应力为：,基片：玻璃、石英、单晶硅,尺寸：,0.13,18-0.22,30,，光学抛光,测量方法：牛顿环法,(,常用,),、,x,射线衍射法、光纤法等。,3,、,x,射线衍射法,测试前，用标准的硅单晶样品标定装置误差。,薄膜厚度,30nm,观测衍射峰最大值所对应的布拉格（,Bragg,）角,，并比较薄膜的,和块状的,角。,2.5,薄膜的机械强度,分为抗张强度、耐压强度（用硬度表示）,薄膜常开裂,薄膜的断裂是它的应力应变曲线的终点抗张强度与应力,应变关系紧密。,2.5.1,薄膜的,应力,应变曲线,块材：先线性弹性阶段非线性弹性阶段,塑性变形,薄膜：有可能发生蠕变，因为薄膜内的缺陷较多，受到内部弹性能的活化而发生了一些变化。,与块材不同,2.5.2,薄膜的抗张强度,薄膜的断裂机理：在薄膜的内部局限区域中发生塑,性变形，导致在该处变薄，结果这个区域中内,应力增大，出 现小的裂纹，最后发生断裂。,薄膜特点：缺陷较多，表面积与体积之比很大，,本身有内应力。,薄膜的屈服强度：,薄膜的屈服强度比块材大，因为薄膜的表面效应，如薄膜的表面积很大，抑制位错运动和消除位错源。,d,强度,2.6,机械强度的试验方法,2.6.1,引张法,采用微张力测试仪，观察样品在较轻负载下的很小伸长率。用灵敏的光学仪器测量伸长率（,0.5nm,）,2.6.2,膨胀法,#,样品制法：,将待测薄膜从基片上剥离下来安装在铜管上；,将待测薄膜淀积在塑料膜上，然后溶去塑料膜；,在,NaCl,基片（,100,）面上沉积薄膜（如金膜），,然后在薄膜质量最佳处，用喷水法对基片进行钻,孔，直到在孔底只剩下薄膜位置。,#,用干涉图像法测量膨胀面曲率半径在起始态和膨胀态的变化，从而求出薄膜所受的应力与应变分别为：,2.6.3,离心法,该法可测量薄膜的附着力和抗张强度，但不能测量应力,-,应变曲线。,转子由磁力悬浮在真空中，外加旋转磁场，使转子高速旋转，调节转子的转速，并测定其甩掉薄膜时的转速（转数,n,）,对于转子单位长度上薄膜受的离心力：,