两步压入法--薄膜力学性能的可靠测量方法

提出了采用力学探针测量薄膜力学性能的两步压入法.该方法通过大载荷压入展示基体变形对薄膜硬度的影响,从而选择不影响基体变形的小载荷测出薄膜的硬度和弹性模量.对高速钢基片上的TiN硬质薄膜,单晶硅片上的金属Ni薄膜和(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的测量表明,两步压入法能够测出各种性质薄膜的力学性能,并且具有准确可靠的特点.此外,两步法对(Ti,Al)N/VN纳米多层膜的力学性能的测量表明,该体系的纳米多层膜存在硬度和弹性模量异常升高的超硬、超模量效应.     

薄膜的力学测试技术

对薄膜力学性能的测试方法、技术以及所取得的主要成果进行简要的综合介绍。     

曲率测量技术在微机电系统薄膜残余应力测量中的应用

在比较曲率测量技术常用的Stoney公式及其修正式的基础上,利用有限元分析方法,建立薄膜/基底结构的有限元模型,给出一种薄膜残余应力的等效施加方法,从两个方面详细分析并对比这两个公式在微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)薄膜残余应力测量中的检测精度.仿真及分析结果表明,修正后的Stoney 公式在很大程度上提高薄膜残余应力的测量精度,使曲率测量技术的适用范围得到较大扩展.但是当薄膜厚度接近于基底厚度或结构处于大变形状态下,修正式的计算精度也将受到较大影响,此时可以采用有限元分析方法来获得临界状态值,以提高残余应力的检测精度.同时,通过有限元分析,证实曲率测量技术应用中存在的另一个问题,即曲率的空间分布不均匀性现象.     

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的抗刻划性能及氟对结合强度的影响

使用非平衡磁控溅射方法沉积了类金刚石（ＤＬＣ）和一定含氟浓度的氟化ＤＬＣ。使用划痕方法试验了不同ＤＬＣ薄膜的抗刻划性能并对其试验机理进行了研究。结果表明划痕试验过程中随着试验载荷的增加,ＤＬＣ破坏形式可分为开裂、崩片、划入剥落及表层的脱落等阶段。其中抗开裂、崩片及划入性能取决于ＤＬＣ本身的力学特性。膜层的脱落载荷取决于膜层与基体的结合强度。降低薄膜的摩擦系数有利于提高ＤＬＣ薄膜的刻划抗力。氟元素的加入可以降低ＤＬＣ层的刻划摩擦力,提高其开裂强度并增加ＤＬＣ薄膜与基体材料的结合强度,从而提高ＤＬＣ的抗刻划性能