薄膜材料物理-第二章薄膜的力学性质

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1、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：15×2×0.05~65×10×0.15mm3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R1和R2，则薄膜单位宽度的应力为：基片：玻璃、石英、单晶硅尺寸：0.13×Ф18-0.22×Ф30，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

2、拉格（Bragg）角Θ，并比较薄膜的Θ和块状的Θ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

3、：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：①将待测薄膜从基片上剥离下来安装在铜管上；②将待测薄膜淀积在塑料膜上，然后溶去塑料膜；③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

4、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：