納米尺度薄膜力——熱耦合場下屈曲實驗分析及熱疲勞的研究.pdf

1、近些年來，隨著膜層材料的廣泛應(yīng)用，國外學(xué)者對于沉積膜層脫層及屈曲問題日益關(guān)注，主要是因為脫層與屈曲是微納米機電系統(tǒng)器件的主要破壞形式，本研究致力于對厚度為500nm的薄膜材料在力載荷與熱載荷下的機械性能測試和表征研究，這一研究對于其壽命預(yù)測具有重要意義。 在微納米機電系統(tǒng)中，基底薄膜模型系統(tǒng)應(yīng)用越來越多。而在薄膜基底模型系統(tǒng)應(yīng)用中，模型除了會受到一定的外部力載荷外，通常此系統(tǒng)會產(chǎn)生熱量，從而使得此二元系統(tǒng)同時受到熱載荷的作用。

2、 本文主要研究和分析討論沉積在有機玻璃基底上的Ti/Ni、Cu、AL薄膜，在殘余應(yīng)力和外加軸向載荷以及熱載荷的共同作用下的屈曲過程。使用一臺光學(xué)顯微鏡觀測膜層表面在應(yīng)力、熱載荷作用下的形貌及其變化。為了模擬膜層在復(fù)合工況下形成屈曲變形，在試驗中對試件施加外部單軸壓縮載荷與熱載荷。本文中的力載荷通過具有自鎖功能的對中加載裝置施加，而熱載荷是通過電阻式加熱薄膜進(jìn)行施加。 本文僅對于基底薄膜模型系統(tǒng)在力--熱耦合場作用下的力學(xué)性

3、能進(jìn)行了分析。由于薄膜基底模型系統(tǒng)在微納米機電系統(tǒng)器件中往往是進(jìn)行預(yù)固定，所以其在室溫條件時往往受到一定的外部力載荷，其在工作時產(chǎn)生熱量，使得此薄膜基底系統(tǒng)又受到熱載荷的影響。在本試驗中，應(yīng)用熱電偶對基底／薄膜溫度進(jìn)行了測量，并設(shè)計了一套熱載荷施加電路圖，能夠控制熱載荷的準(zhǔn)確施加，熱載荷的施加模擬了微機電系統(tǒng)中的工作溫度范圍，使得研究具有實際的應(yīng)用價值。 對于薄膜基底系統(tǒng)在微機電系統(tǒng)中應(yīng)用時，對其預(yù)施加的力載荷不同，則基底薄膜在