太赫兹科学与电子信息学报
太赫玆科學與電子信息學報
태혁자과학여전자신식학보
Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology
2015年
5期
821-827
,共7页
纳米尺度%悬臂梁弯曲法%界面分层%薄膜材料%原位实验
納米呎度%懸臂樑彎麯法%界麵分層%薄膜材料%原位實驗
납미척도%현비량만곡법%계면분층%박막재료%원위실험
nanoscale%cantilever bending method%interface delamination%thin film%in situ experiment
为系统研究纳米尺度材料中的界面分层破坏行为,基于悬臂梁弯曲法,利用聚焦离子束技术,从宏观多层薄膜材料(硅/铜/氮化硅,Si/Cu/SiN)中制备出了不同类型的(直、扭转)纳米悬臂梁试样,用以开展相应的实验研究.之后,在透射电子显微镜中分别对直纳米悬臂梁和扭转纳米悬臂梁试样进行原位加载实验.在直纳米悬臂梁试样中,Cu/Si界面受到由弯矩导致的拉应力而发生分层破坏;在扭转纳米悬臂梁试样中,通过改变加载点的位置调整界面上正应力与剪应力的比值,开展了不同复合型的界面裂纹启裂实验.利用有限元法分析了临界载荷作用下Cu/Si界面上的应力场,发现所有试样的应力集中区域均在距界面端部100 nm的范围内.在直纳米悬臂梁试样中,法向应力控制着Cu/Si界面端部的裂纹启裂行为,为单一型分层破坏;在扭转纳米悬臂梁试样中,界面裂纹启裂时的临界正应力与剪应力之间存在着一个圆形准则.
為繫統研究納米呎度材料中的界麵分層破壞行為,基于懸臂樑彎麯法,利用聚焦離子束技術,從宏觀多層薄膜材料(硅/銅/氮化硅,Si/Cu/SiN)中製備齣瞭不同類型的(直、扭轉)納米懸臂樑試樣,用以開展相應的實驗研究.之後,在透射電子顯微鏡中分彆對直納米懸臂樑和扭轉納米懸臂樑試樣進行原位加載實驗.在直納米懸臂樑試樣中,Cu/Si界麵受到由彎矩導緻的拉應力而髮生分層破壞;在扭轉納米懸臂樑試樣中,通過改變加載點的位置調整界麵上正應力與剪應力的比值,開展瞭不同複閤型的界麵裂紋啟裂實驗.利用有限元法分析瞭臨界載荷作用下Cu/Si界麵上的應力場,髮現所有試樣的應力集中區域均在距界麵耑部100 nm的範圍內.在直納米懸臂樑試樣中,法嚮應力控製著Cu/Si界麵耑部的裂紋啟裂行為,為單一型分層破壞;在扭轉納米懸臂樑試樣中,界麵裂紋啟裂時的臨界正應力與剪應力之間存在著一箇圓形準則.
위계통연구납미척도재료중적계면분층파배행위,기우현비량만곡법,이용취초리자속기술,종굉관다층박막재료(규/동/담화규,Si/Cu/SiN)중제비출료불동류형적(직、뉴전)납미현비량시양,용이개전상응적실험연구.지후,재투사전자현미경중분별대직납미현비량화뉴전납미현비량시양진행원위가재실험.재직납미현비량시양중,Cu/Si계면수도유만구도치적랍응력이발생분층파배;재뉴전납미현비량시양중,통과개변가재점적위치조정계면상정응력여전응력적비치,개전료불동복합형적계면렬문계렬실험.이용유한원법분석료림계재하작용하Cu/Si계면상적응력장,발현소유시양적응력집중구역균재거계면단부100 nm적범위내.재직납미현비량시양중,법향응력공제착Cu/Si계면단부적렬문계렬행위,위단일형분층파배;재뉴전납미현비량시양중,계면렬문계렬시적림계정응력여전응력지간존재착일개원형준칙.
