镀膜的力学性能

镀膜的内应力（internal stress）
• 内应力有两种形式：
• 若镀膜在平行表面方向有收缩趋势，即镀 膜凹面弯曲——张应力；
• 若多磨在平行表面有扩张的趋势，即镀膜 凸面弯曲——压应力。
镀膜的内应力（internal stress）
• 薄膜内应力=热应力+本征应力
内应力的测量
• x射线衍射法：
用形状特定的压头在薄膜和 基体组成的表面上滑动，在此过程 中连续线性增加载荷产生划痕。
粘附力的测定
当载荷L达到临界载荷值Lc时，薄膜与集体会发生剥 离，此时脆性薄膜会产生高强且连续波动的声发射信 号，声发射峰出现波动的起始点所对应的载荷值即为 薄膜从基体剥离的临界载荷Lc。
提高粘附力的途径
• 1、保证表面清洁度 • 2、通过扩散使镀膜物质进入基体，以获得 过渡层 • 3、用氧化手段在镀膜和基体间造成中间化 合物 • 4、离子轰击使基体表面粗糙，扩大镀膜与 物质基体的接触面积
• 直接测到镀膜内由应力引起的点阵常数的 变化，然后根据弹性模量可以计算出应力 的大小和方向。 • 可以测量局部区域应力，但此方法测出的 应力是x射线穿透深度应力的平均值。
内应力的测量
• 悬臂梁法： • 悬臂梁方法可以实现薄膜应力的动态监测 并可获得应力沿深度分布的信息； • 但不能研究薄膜表明面的局部应力。
镀膜的力学性能
吴彼 表面工程实验室 材料学院 大连理工大学
2012.3.5
镀膜的力学性能
• 背景介绍 • 镀膜的粘附力（adhesion strength） • 镀膜的内应力（internal stress）
背景介绍
• 镀膜种类：
电镀膜 溅射镀膜 化学镀膜 镀膜的力学性能是关系镀膜其他性能 CVD镀膜 及基体材料和评价镀膜质量的重要参数 真空蒸发镀膜
内应力的测量
• 悬臂梁法：
内应力的测量
• 圆盘法：
控制镀膜内应力的大致方法
• 1、金属镀膜，提高基体温度可以迅速减小 本征应力；
控制镀膜内应力的大致方法
• • • • 2、溅射中控制基体 偏压，可控制镀膜的 本征应力和镀膜生长 的形态；
控制镀膜内应力的大致方法
• 1、金属镀膜，提高基体温度可以迅速减小 本征应力； • 2、溅射中控制基体偏压，可控制镀膜的本 征应力和镀膜生长的形态； • 3、沉积后进行热处理可减小内应力； • 4、调整或控制镀膜的厚度可以控制或减小 内应力。
控制镀膜内应力的大致方法
4、调整或控制镀膜的厚度可以控制或减小内 应力。
谢谢！
镀膜的粘附力（adhesion strength）
• 粘附力也可以看成在原子或分子范围内的 作用力。
• 物理吸附：范德瓦尔斯力的作用；粘附能 在0.4eV以下； • 化学吸附：（大于0.4eV）共价键、离子键 和金属键。 • Cr、Al在玻璃基体上粘附性比Au、Ag要好。
粘附力的测定
• 划痕实验法