纳米尺度界面分层破坏行为的实验研究与分析

作者：闫亚宾; 王晓媛

来源：太赫兹科学与电子信息学报, 2015, 13(05): 821-827.

• 纳米尺度
• 悬臂梁弯曲法
• 界面分层
• 薄膜材料
• 原位实验

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/Si N)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。

• 出版日期2015
• 单位中国工程物理研究院总体工程研究所