金刚石层厚度对复合片(PDC)残余应力的影响

 通过X射线应力测试和有限元分析相结合的方法,研究了金刚石层厚度对聚晶金刚石复合片（PDC）残余应力的影响,并根据实验测试结果推导出了PDC表面中心与边缘的应力随金刚石层厚度变化的关系式。随着金刚石层厚度由0.5 mm增加到2.0 mm,PDC表面中心的压应力从1 800 MPa下降至700 MPa左右,而边缘部分的应力逐渐由压应力转为拉应力。金刚石层加厚虽然对边缘部分的最大拉应力影响不大,但使PDC边缘拉应力区宽度由0.76 mm增加到了2.85 mm。金刚石层厚度的增加还使得PDC边缘界面附近y方向的最大拉应力和位于界面边缘处的最大剪应力显著加大,这是金刚石层较厚的PDC界面容易产生裂纹的主要原因。     

极紫外多层膜残余应力初步研究

 针对极紫外多层膜在激光等离子体诊断、极紫外光刻等方面的应用,进行了Mo/Si多层膜残余应力的实验研究,讨论了多层膜残余应力的成因。实验结果表明：Mo单层膜表现为张应力, Si单层膜表现为压应力;通过传统方法制备的13.0 nm处高反射率的40对Mo/Si多层膜会产生-500 MPa左右的压应力,其压应力主要是由膜层之间的贯穿扩散引起的;通过改变膜层比率可以在一定程度上补偿因贯穿扩散产生的压应力,但是以牺牲多层膜反射率为代价。     

极紫外多层膜残余应力初步研究

针对极紫外多层膜在激光等离子体诊断、极紫外光刻等方面的应用,进行了Mo/Si多层膜残余应力的实验研究,讨论了多层膜残余应力的成因。实验结果表明：Mo单层膜表现为张应力, Si单层膜表现为压应力;通过传统方法制备的13.0 nm处高反射率的40对Mo/Si多层膜会产生-500 MPa左右的压应力,其压应力主要是由膜层之间的贯穿扩散引起的;通过改变膜层比率可以在一定程度上补偿因贯穿扩散产生的压应力,但是以牺牲多层膜反射率为代价。     

温度对金刚石涂层膜基界面力学性能的影响

利用分子动力学方法建立了硬质合金基底金刚石涂层膜基界面模型, 并采用Morse势函数和Tersoff势函数相互耦合的方法来表征模型内原子间的相互作用关系, 在此基础上对不同温度(0–800 K)条件下硬质合金基底金刚石涂层膜基界面的力学性能进行了分子动力学仿真计算. 结果表明: 当温度由0 K上升到800 K的过程中, 金刚石涂层膜基界面拉伸强度呈下降趋势, 并且在0–300 K范围内下降趋势明显, 在300–800 K范围内下降趋势缓和; 体系能量随温度的变化具有相同的下降趋势.     

金刚石膜的厚度及背表面过渡层对热导率的影响

 采用微波等离子体化学气相沉积（MWPCVD）方法制备金刚石膜，研究了金刚石膜的厚度以及生长初期的SiC过渡层对其热导率的影响，给出了膜厚和背表面SiC过渡层减薄厚度与金刚石膜热导率的关系。     

压力对纳米金刚石膜生长的影响

纳米金刚石膜具有高耐磨能力和低摩擦系数,在多个领域有广阔的应用前景。纳米金刚石膜可通过热丝化学气相沉积方法进行制备。其中,系统压力是关键的参数,适当的压力下可生长纳米金刚石膜,而改变压力则金刚石膜的表面形态将发生变化。实验通过不同压力下制备金刚石膜,采用扫描电镜进行形貌观察,并通过拉曼光谱确定纳米金刚石结构。实验表明,金刚石膜形态随压力变化而改变,一定压力下生长出纳米金刚石膜,降低压力则晶体颗粒变粗。分析其原因是与氢原子的运动密切相关。     

基体对应力诱导的纳米晶W膜开裂行为的影响

采用磁控溅射方法同时在Si(100)和聚酰亚胺(PI)基体上沉积W膜,对比研究不同基体约束对纳米晶W膜微观结构及应力诱导的开裂行为的影响.结果发现,在两种基体上W膜的裂纹形态明显不同.在Si基体上W膜的裂纹呈楔形,而在PI基体上W膜的裂纹呈半圆柱形凸起于薄膜表面.这种裂纹形态的差异源于两种基体上W膜的变形机理不同.在刚性Si基体上,W膜的裂纹扩展是通过晶粒平面内的转动实现的,而在柔性PI基体上W膜裂纹扩展是通过排列晶粒在平面内、外的转动协调完成的.分析表明,两种截然不同的开裂行为与不同基体上薄膜内应力的变 关键词： W膜 残余应力 裂纹 晶粒     

压力对纳米金刚石膜生长的影响

纳米金刚石膜具有高耐磨能力和低摩擦系数,在多个领域有广阔的应用前景。纳米金刚石膜可通过热丝化学气相沉积方法进行制备。其中,系统压力是关键的参数,适当的压力下可生长纳米金刚石膜,而改变压力则金刚石膜的表面形态将发生变化。实验通过不同压力下制备金刚石膜,采用扫描电镜进行形貌观察,并通过拉曼光谱确定纳米金刚石结构。实验表明,金刚石膜形态随压力变化而改变,一定压力下生长出纳米金刚石膜,降低压力则晶体颗粒变粗。分析其原因是与氢原子的运动密切相关。     

ZrO2/SiO2多层膜中膜厚组合周期数及基底材料对残余应力的影响

ZrO2/SiO2多层膜由相同沉积条件下的电子束蒸发方法制备而成,通过改变多层膜中高(ZrO2)、低(SiO2)折射率材料膜厚组合周期数的方法,研究了沉积在熔石英和BK7玻璃基底上多层膜中残余应力的变化.用ZYGO光学干涉仪测量了基底镀膜前后曲率半径的变化,并确定了薄膜中的残余应力.结果发现,该多层膜中的残余应力为压应力,随着薄膜中膜厚组合周期数的增加,压应力值逐渐减小.而且在相同条件下,石英基底上所沉积多层膜中的压应力值要小于BK7玻璃基底上所沉积多层膜中的压应力值.用x射线衍射技术测量分析了膜厚组合周期数不同的ZrO2/SiO2多层膜微结构,发现随着周期数增加,多层膜的结晶程度增强.同时多层膜的微结构应变表现出了与所测应力不一致的变化趋势,这主要是由多层膜中,膜层界面之间复杂的相互作用引起的.     

基于XRD的镀锌钝化膜残余应力试验研究

利用XRD技术测试了镀锌钝化膜结合界面的残余应力，同时通过电解抛光法检测了其厚度方向残余应力的分布规律，分析了残余应力对镀锌钝化膜结合强度的影响. 试验结果表明，镀锌钝化膜的残余应力均表现为压应力，并随着基体表面残余应力的增大而减小；钝化膜在2—10μm厚度方向的残应力为-274.5—-428.3MPa，其应力为梯度分布；镀锌钝化膜与基体的界面结合强度与其残余应力成反比，减小薄膜残余应力，有利于提高镀锌钝化膜与基体的结合强度. 关键词： X射线衍射法(XRD) 镀锌钝化膜 结合强度 残余应力     

沉积温度对氧化钇稳定氧化锆薄膜残余应力的影响

采用自制掺摩尔分数12%的YzO2的ZrO2混合颗粒料为原料,在不同的沉积温度下用电子束蒸发方法沉积氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜样品.利用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对氧化钇稳定氧化锆薄膜的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度对残余应力的影响.实验结果表明:随沉积温度升高,氧化钇稳定氧化锆薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力.且压应力值随着沉积温度升高而增大;用X射线衍射仪表征了不同沉积温度下氧化钇稳定氧化锆薄膜的微观结构,探讨了薄膜微观结构与其应力的对应关系,并对比了纯ZrO2薄膜表现出的应力状念.     

ZrO2薄膜残余应力实验研究

采用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的ZrO2薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度、沉积速率等工艺参量对ZrO2薄膜残余应力的影响。实验结果表明：随着沉积温度及沉积速率的升高,ZrO2薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大。同时用X射线衍射技术测量分析了不同沉积条件下ZrO2薄膜的微结构组织,探讨了ZrO2薄膜微结构与其应力的对应关系。     

Effect of Residual Stresses on Delamination Cracks in Fiber Reinforced Composites

In the processing of cross-ply fiber reinforced materials, residual stresses, as well as possible transverse cracking may arise. These affect the stress field about a delamination between two layers. In this investigation, the effect of residual stresses resulting from curing and transverse cracks is examined. A 0°/90°/0° ply system is considered with a delamination assumed between one of the 0° and 90° layers. The residual stresses along the interface without the delamination are calculated. First, this analysis is done neglecting the transverse cracks in the 90° layer. Then, the transverse cracks are included and several methods are employed to calculate the residual stresses. These include the shear lag method, a semi-analytic method and the finite element method. It is seen that the latter two methods produce similar results. By means of the superposition principle, the stress intensity factors resulting from the residual stresses are obtained for the delamination. Use is made of the conservative M-integral with tractions along the crack faces.     

沉积参量及时效时间对 SiO2薄膜残余应力的影响

SiO2 薄膜由电子束蒸发方法沉积而成。用GPI数字波面光学干涉仪测量了不同沉积条件下玻璃基底镀膜前后曲率半径的变化,并确定了 SiO2 薄膜中的残余应力。在其他条件相同的情况下,当沉积温度由 190 ℃升高到350 ℃时,SiO2 薄膜中的压应力由-156 MPa增大为-289 MPa。氧分压由3.0×10-3 Pa升高到13.0×10-3 Pa时,SiO2 薄膜中的应力由-223.5 MPa变为20.4 MPa。通过对薄膜折射率的测量,发现薄膜的堆积密度随沉积条件的改变也发生了规律性的变化。应力的变化主要是由于沉积时蒸发粒子的动能不同,导致薄膜结构不同引起的。同时,在样品的存放过程中,发现随着存放时间的延长,薄膜中的应力表现出了由压应力状态向张应力状态演变的趋势。     

热应力对非制冷红外焦平面微桥的影响及控制研究

非制冷红外焦平面阵列的微桥结构在微加工工艺中,由于温度的剧烈变化,在薄膜中产生热应力而引起微桥的变形,将对器件产生不利影响.利用有限元分析方法,对微桥在热应力作用下产生的变形进行了分析,提出了两种控制热应变的途径:1)选择一种低热膨胀系数、低杨氏模量的电极材料;2)在电极材料的表面沉积一层SiNx薄膜.仿真结果表明,两...     

Cu膜的光学特性尺寸效应及最小连续膜厚研究

采用离子束溅射在K9玻璃基底上沉积了不同厚度的Cu膜,利用Lambda-900分光光度计,测量了波长为310 nm到1300 nm范围内Cu膜的反射率和透射率.选定波长为310、350、400、430、550、632、800、1200 nm时对薄膜的反射率、透射率和吸收率随膜厚变化的关系进行研究.同时,对Cu膜的光学常量也进行了讨论.结果显示,Cu膜的光学特性都有明显的尺寸效应.将波长为550 nm时的反射率和透射率随Cu膜厚度变化关系的交点对应厚度作为特征厚度, 该厚度可认为是金属Cu膜生长从不连续膜进入连续膜的最小连续膜厚.根据这一特征判据,离子束溅射沉积Cu膜样品的最小连续膜厚为33 nm.利用原子力显微镜观测了膜厚在特征厚度附近时Cu膜的表面形貌.     

非晶金刚石膜的性能及其应用

非品金刚石薄膜具有超高硬度等一系列优异的特殊性能，为工程界孜孜追求的材料表面镀膜。用百纳科技公司研发制造的过滤阴极真空电弧离子镀膜机镀制的非晶金刚石薄膜，SP^3金刚石结构量≥80％，硬度高，膜／基结合力高，摩擦系数小，耐磨损，耐腐蚀，透光率高，在电子，机械，光学，生物医学上有广泛应用前景。我们已在视窗玻璃，丝锥，模具，硬质合金刀头等产品上成功应用。     

Be薄膜应力的X射线掠入射侧倾法分析

由于铍薄膜极易被X射线穿透, 传统的几何模式下很难获得有效的X射线衍射应力分析结果. 本文采用掠入射侧倾法分析SiO₂基底上Be薄膜残余应力, 相比其他衍射几何方法, 提高了衍射的信噪比, 获得的薄膜应力拟合曲线线形较好. 对Be薄膜的不同晶面分析, 残余应力结果相同, 表明其力学性质各向同性; 利用不同掠入射角下X射线的穿透深度不同, 获得应力在深度方向上的分布; 由薄膜面内不同方向的残余应力相同, 确定薄膜处于等双轴应力状态. 关键词： Be薄膜 X射线衍射 应力     

金刚石薄膜红外椭圆偏振参量的计算与拟合

用红外椭圆偏振仪对热丝化学气相沉积法制备的金刚石薄膜的光学参量进行了测量。由于表面状态和界面特性的差异，分别对镜面抛光硅片和粗糙氧化铝基片上的金刚石薄膜建立了不同的模型，并在此基础上进行了测试结果的计算拟合。为了综合反应诸如表面粗糙度等表面界面因素对测试结果的影响，根据衬底特性将表面层和界面层分离出来，并采用Bruggeman有效介质方法对它们的影响进行了近似处理。结果表明，硅衬底上金刚石薄膜的椭偏数据在模型引入了厚度为879nm的表面粗糙层之后能得到很好的拟合。而对于氧化铝衬底上的金刚石薄膜而言，除了在薄膜表面引入了粗糙层之外，还必须在衬底和金刚石界面处加入一层由体积分数为0．641的氧化铝、体积分数为0．2334的金刚石和体积分数为0．1253的空隙组成的复合过渡层(厚度995nm)，才能使计算值与实验参量很好地吻合。