薄膜应力的产生机制
热氧化硅薄膜的应力
热氧化硅薄膜的应力
热氧化硅薄膜的应力取决于多个因素，包括氧化时间、温
度和硅衬底的表面形貌等。
在热氧化过程中，硅表面会与氧气反应形成氧化硅层。
由
于硅和氧气的化学反应有很大的体积变化，会导致硅衬底
与氧化硅层之间产生应力。
应力的大小取决于氧化层的厚度。
一般来说，氧化层越厚，应力越大。
这是因为较厚的氧化层会导致硅表面的体积扩
张被限制，而硅衬底则相对不可压缩，从而产生应力。
另外，氧化温度也会对应力产生影响。
较高的氧化温度会
导致氧化速率增加，氧化层的厚度增加，进而导致更大的
应力。
此外，硅衬底的表面形貌也会对应力产生影响。
表面不平整的硅衬底会导致氧化层的形成非均匀，进而引起应力集中。
总结起来，热氧化硅薄膜的应力大小由氧化层的厚度、氧化温度和硅衬底的表面形貌等因素决定。
对于设计和制备热氧化硅薄膜的应用，需要考虑这些因素，以避免应力引起的问题。
pvd 膜层应力
pvd膜层应力
PVD膜层的应力受到多种因素的影响，包括沉积条件、薄膜厚度、沉积材料和衬底材料等。
以下是对这些因素的具体分析：
1.沉积条件：沉积过程中的温度、沉积速率和气氛等条件会影响薄膜的应力。
通常情况下，沉积温度越高，薄膜的应力越低。
沉积速率的增加通常会导致薄膜应力的增加。
不同的气氛（如真空、氮气等）也可能对薄膜的应力产生影响。
2.薄膜厚度：薄膜的厚度对其应力有影响。
通常情况下，薄膜厚度增加会导致应力的增加。
这是因为在沉积过程中，薄膜表面的原子或分子会产生沉积应力，而较厚的薄膜由于沉积层的累积，其内部应力会更大。
3.沉积材料：不同的沉积材料具有不同的晶格结构和热膨胀系数，从而会对薄膜的应力产生影响。
在Ti薄膜的情况下，其应力可能与Ti的晶体结构、晶粒大小以及晶格畸变等有关。
4.衬底材料：薄膜沉积在不同的衬底材料上可能会导致不同的应力。
衬底的热膨胀系数和机械性能可以影响沉积薄膜的应力。
此外，PVD涂层内应力的危害很大，生产中要掌握好内应力的大小和程度。
PVD涂层的主要用途是作为耐磨保护涂层，它需要一定的厚度和使用寿命，但涂层中的内应力限制了涂层的厚度。
如果内应力产生的单位体积弹性能超过单位面积断裂能，涂层就会脱落，所以沉积涂层的厚度是有限的。
一般来说，涂层的内应力、弹性模量和硬度是成正比的。
因此，在生产过程中，应该通过物理气相沉积工艺条件来控制涂层的应力，尤其是内应力，并在涂覆后检测涂层的内应力，使其在可接受的范围内。
薄膜应力测试方法
薄膜的残余应力一、薄膜应力分析图一、薄膜应变状态与应力薄膜沉积在基体以后，薄膜处于应变状态，若以薄膜应力造成基体弯曲形变的方向来区分，可将应力分为拉应力(tensile stress)和压应力 (compressive stress)，如图一所示。
拉应力是当膜受力向外伸张，基板向内压缩、膜表面下凹，薄膜因为有拉应力的作用，薄膜本身产生收缩的趋势，如果膜层的拉应力超过薄膜的弹性限度，则薄膜就会破裂甚至剥离基体而翘起。
压应力则呈相反的状况，膜表面产生外凸的现象，在压应力的作用下，薄膜有向表面扩张的趋势。
如果压应力到极限时，则会使薄膜向基板内侧卷曲，导致膜层起泡。
数学上表示方法为拉应力—正号、亚应力—负号。
造成薄膜应力的主要来源有外应力 (external stress)、热应力 (thermal stress) 及內应力 (intrinsic stress)，其中，外应力是由外力作用施加于薄膜所引起的。
热应力是因为基体与膜的热膨胀系数相差太大而引起，此情形发生于制备薄膜時基板的温度，冷卻至室温取出而产生。
內应力则是薄膜本身与基体材料的特性引起的，主要取决于薄膜的微观结构和分子沉积缺陷等因素，所以薄膜彼此的界面及薄膜与基体边界之相互作用就相當重要，這完全控制于制备的参数与技术上，此为应力的主要成因。
二、薄膜应力测量方法测量薄膜内应力的方法大致可分为机械法、干涉法和衍射法三大类。
前两者为测量基体受应力作用后弯曲的程度，称为曲率法；后者为测量薄膜晶格常数的畸变。
（一）曲率法假设薄膜应力均匀，即可以测量薄膜蒸镀前后基体弯曲量的差值，求得实际薄膜应力的估计值，其中膜应力与基体上测量位置的半径平方值、膜厚及泊松比(Poisson's ratio) 成反比；与基体杨氏模量 (Es，Young's modulus)、基体厚度的平方及蒸鍍前后基体曲率（1/R）的相对差值成正比。
利用这些可测量得到的数值，可以求得薄膜残余应力的值。
光学薄膜应力的研究的开题报告
光学薄膜应力的研究的开题报告
题目：光学薄膜应力的研究
摘要：光学薄膜广泛应用于光电领域，例如光学镜片、滤光片、反射镜等。
然而，薄
膜在制备过程中存在应力问题，如内应力与热应力，会影响薄膜的光学性能和稳定性。
本文拟对光学薄膜应力进行深入研究，以了解应力的来源、影响因素、测量方法和解
决方案，为薄膜制备和应用提供理论基础和技术支持。
研究目的：本文旨在探究光学薄膜应力的产生、测量、控制和解决方案，为薄膜制备
和应用提供科学依据，提高光学薄膜的性能和应用价值。
研究方法：本文将对光学薄膜应力的产生机制进行理论分析，并通过实验测量和模拟
计算，验证理论分析的正确性。
针对应力问题，探究薄膜制备和应用过程中的解决方
案和控制方法，对比分析其优缺点，寻求最佳解决方案。
研究内容：本文将主要分为以下三个部分进行研究：
1. 光学薄膜应力的产生机制分析：探究应力的来源、类型和产生机制，包括内应力、
热应力等，并结合实验给出应力的影响因素；
2. 光学薄膜应力的测量方法研究：比较分析不同测量方法的优缺点，探究表面形貌测
量法、X射线应力分析法、光学薄膜缩口法等方法的测量精度和适用范围；
3. 光学薄膜应力的解决方案研究：探究利用各种技术手段对应力问题的解决方法，如
选择合适的基底材料、优化制备工艺、改变沉积材料组成等，讨论其优缺点和适用范围。
预期成果及意义：通过本文的研究，可以深入了解光学薄膜应力的产生机制、测量方
法和解决方案，为光学薄膜的制备和应用提供理论基础和技术支持。
同时，为行业内
从事光学薄膜研究和应用开发的人员提供科学参考和指导。
热氧化硅薄膜的应力
热氧化硅薄膜的应力
热氧化硅薄膜是一种由硅和氧化物组成的复合材料，具有优异的耐高温、耐腐蚀性能。
在制备热氧化硅薄膜时，通常需要对其施加一定的应力，以使其具有更好的力学性能和稳定性。
热氧化硅薄膜的应力可以通过多种方法进行控制，其中包括以下几种：
1.机械拉伸：将热氧化硅薄膜放置在拉伸机上进行拉伸，可以使其产生内部应力，从而提高其强度和刚度。
2.热处理：通过加热和冷却的方式对热氧化硅薄膜进行热处理，可以改变其晶粒结构和组织形态，从而产生不同的应力状态。
3.表面处理：通过对热氧化硅薄膜表面进行化学处理或物理处理，如化学气相沉积、离子注入等，可以改变其表面性质和应力状态。
需要注意的是，不同类型的热氧化硅薄膜在制备过程中所需要的应力类型和大小可能会有所不同，因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择和控制。
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cvd薄膜应力
cvd薄膜应力摘要：1.引言：介绍CVD 薄膜应力的重要性和背景2.CVD 薄膜应力的产生原因3.CVD 薄膜应力的影响4.CVD 薄膜应力的检测与控制方法5.结论：总结CVD 薄膜应力的研究现状和未来发展方向正文：一、引言化学气相沉积（CVD）是一种广泛应用于微电子、光电子和功能材料制备领域的薄膜生长技术。
然而，随着薄膜厚度的增加，CVD 薄膜应力问题日益凸显，对器件性能和可靠性产生严重影响。
本文将对CVD 薄膜应力的产生原因、影响、检测与控制方法进行探讨，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、CVD 薄膜应力的产生原因CVD 薄膜应力的产生主要与薄膜生长过程中的温度、压力、气体成分等因素有关。
具体来说，薄膜应力可归因于以下几个方面：1.薄膜生长速率不均匀：在CVD 过程中，薄膜生长速率在各个方向上可能存在差异，导致内部应力产生。
2.温度梯度：薄膜生长过程中，基板和气体供应的温度差异会导致温度梯度，进而引发薄膜内部的热应力。
3.气体成分和压力：CVD 过程中，气体成分和压力的波动会影响薄膜的结构和性能，进而产生应力。
三、CVD 薄膜应力的影响CVD 薄膜应力会对器件性能和可靠性产生不利影响，具体表现在以下几个方面：1.薄膜翘曲：应力会导致薄膜产生翘曲，影响器件的尺寸稳定性和可靠性。
2.断裂和分层：应力过大时，可能导致薄膜出现断裂和分层现象，严重影响器件的使用寿命。
3.电性能下降：应力会影响薄膜的晶格结构和电子迁移率，导致器件的电性能下降。
4.光性能下降：对于光学薄膜，应力会导致其表面形貌和光学特性发生变化，进而影响光学性能。
四、CVD 薄膜应力的检测与控制方法为了确保CVD 薄膜的性能和可靠性，必须对其应力进行有效的检测和控制。
目前，常用的方法包括：1.椭圆偏振光谱法：通过测量薄膜的椭圆偏振光谱，可以获得其应力分布信息。
2.X 射线衍射法：通过分析X 射线衍射数据，可以确定薄膜的应力状态。
3.应力测量仪：利用应力测量仪可以直接测量薄膜的应力值。
薄膜力学中的应力分析
薄膜力学中的应力分析薄膜力学是研究薄膜如何受到压力和应力作用的学科，广泛应用于微电子器件、纳米材料制备等领域。
在薄膜力学中，应力分析是一项关键任务，它能够帮助我们理解薄膜的变形和失效行为，为薄膜材料的设计和应用提供重要参考。
一、应力与应变的基本概念在讨论应力分析之前，我们首先需要了解应力与应变的基本概念。
应力是单位面积内的力的作用，通常表示为σ；而应变则是物体在受到应力作用下的变形程度，通常表示为ε。
应力和应变之间存在线性关系，即胡克定律：σ= Eε，其中E为杨氏模量，是材料的一种力学性质。
二、薄膜的应力分布薄膜在受到力的作用下会产生应力分布，而应力的大小和分布规律对薄膜的性能和稳定性有重要影响。
薄膜中的应力分布主要有三种情况：一是等应力分布，即薄膜中各点的应力大小相等；二是线性应力分布，即薄膜中的应力沿某一方向呈线性分布；三是非线性应力分布，即薄膜中的应力随着位置的变化而变化。
三、平面应力与平面应变在薄膜力学中，经常会研究平面应力和平面应变的情况。
平面应力是指只存在于薄膜的一个面内的应力，适用于薄膜边缘自由的情况。
平面应变是指薄膜在受到应力作用下，只发生在一个平面内的应变。
对于平面应力和平面应变的分析，可以采用两个方向的应力与应变分量来描述和计算。
四、常见的应力分析方法在薄膜力学中，常用的应力分析方法有很多，下面介绍几种常见的方法。
1. 基于梁理论的方法：梁理论认为薄膜在受到应力作用下，可以近似看成在各个截面上为梁的模型。
该方法通常基于材料的物理性质和几何形状，通过求解梁方程得到应力分布。
2. 基于薄膜理论的方法：薄膜理论假设薄膜较薄，且沿厚度方向应力分布均匀。
在此基础上，可以建立弹性方程组，并求解得到应力和应变的分布情况。
3. 有限元分析方法：有限元分析是一种非常常用的数值计算方法，可以用来模拟和分析复杂结构的应力分布。
通过将薄膜划分为一系列小的元素，利用数值方法求解得到应力和应变。
五、应力分析的应用薄膜力学中的应力分析在很多领域都有广泛的应用。
cvd薄膜应力
cvd薄膜应力
CVD（化学气相沉积）薄膜是一种通过在固体表面上沉积化
学气体以形成薄膜的方法。
在这个过程中，气体原料被分解并反应，最终形成固态薄膜。
CVD薄膜在形成过程中会产生应力。
这种应力可以分为两种
类型：压应力和拉应力。
压应力指的是薄膜拉伸，而拉应力指的是薄膜收缩。
应力的产生主要受到以下因素的影响：
1. 沉积速率：沉积速率越快，应力越大。
2. 沉积温度：通常，高温下的CVD薄膜应力更小。
3. 沉积气体选择：不同的气体在反应过程中会产生不同的产物，从而导致不同的应力。
4. 底材特性：底材的屈服强度和热膨胀系数等因素会影响应力的大小。
CVD薄膜的应力对于一些应用非常重要。
例如，在光学领域，应力可能导致薄膜的变形或开裂，影响光学性能。
因此，在设计CVD薄膜时，需要考虑应力的影响，并进行适当的控制和
调节。
膜层内应力
膜层内应力
膜层内应力是指存在于材料薄膜内部的应力。
这种应力是由于薄膜在制备过程中受到的各种力量和变形所引起的。
薄膜内部的应力会影响材料的物理性质和化学性质，进而影响薄膜的性能和稳定性。
膜层内应力的来源包括材料的制备过程、温度变化、化学反应、晶体缺陷等因素。
在制备薄膜时，通常会使用物理气相沉积、化学气相沉积、溅射等方法，这些方法会对膜层产生较大的应力。
另外，温度变化和化学反应也会导致膜层内部产生应力。
晶体缺陷也是膜层内应力的重要来源，晶体缺陷会导致局部应力的集中，从而影响整个薄膜的力学性能。
为了减轻膜层内应力对薄膜性能的影响，可以采取一些措施。
例如，选择合适的制备方法、控制制备过程中的温度和气压等参数；在薄膜表层添加一层缓冲层等。
同时，对于具有较大膜层内应力的材料，可以采用压应力或拉应力来改变薄膜的内部应力，从而提高薄膜的稳定性和性能。
综上所述，膜层内应力是薄膜制备过程中不可避免的问题，对薄膜的性能和稳定性具有重要影响。
因此，需要采取合适的措施来减轻膜层内应力，从而提高薄膜的性能和应用价值。
- 1 -。
化工设计课件-7 压力容器中的薄膜应力、弯曲应力与二次应力
讨论薄膜应力在压力容 器中的分布情况，以及 对容器性能的影响。
弯曲应力与二次应力
弯曲应力
解释什么是弯曲应力，以 及在压力容器中如何计算 和分析。
二次应力
介绍二次应力的概念以及 在压力容器设计中的重要 性。
常见来源
讨论导致二次应力的常见 因素，如热应力和卸荷引 起的不均匀载荷。
薄膜应力 vs. 弯曲应力
化工设计课件-7 压力容器 中的薄膜应力、弯曲应力 与二次应力
本节课程将探讨压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力。我们将学习 与这些应力相关的计算方法、来源以及影响因素。
薄膜应力的分析
1 定义与它产生的原理。
介绍计算薄膜应力的常 用方法，例如壳程法和 弯曲法。
二次应力的计算方法
1
解析方法
介绍解析计算二次应力的常用方法，如应力分析法和有限元法。
2
经验法则
讨论基于实际案例和经验的计算二次应力的规则和准则。
3
数值模拟
介绍使用计算机模拟和仿真软件进行二次应力计算的方法。
薄膜应力
对比薄膜应力与弯曲应力，包括应力类型、产生 原因和应力分布。
弯曲应力
了解弯曲应力与薄膜应力之间的区别和相互作用。
二次应力的影响因素
材料特性
讨论材料的弹性模量、热膨 胀系数和塑性变形对二次应 力的影响。
几何结构
解释容器的形状、尺寸和连 接方式如何影响二次应力的 产生。
工作条件
讨论压力、温度和载荷变化 对二次应力的影响。
一次薄膜应力和二次薄膜应力
一次薄膜应力和二次薄膜应力一、引言薄膜应力是指薄膜在受到外力作用时产生的内部应力，它是薄膜力学研究中的重要参数。
薄膜应力的大小和分布对薄膜的性能和行为有着重要影响。
薄膜应力可以分为一次薄膜应力和二次薄膜应力两种形式。
本文将分别对这两种应力进行详细介绍和讨论。
二、一次薄膜应力一次薄膜应力是指薄膜在受到外力作用时产生的初始应力。
当外力作用于薄膜上时，薄膜会发生形变，产生应力以抵抗外力。
一次薄膜应力通常是由外力和薄膜的几何形状决定的。
例如，当薄膜受到拉伸或压缩力时，会产生相应的应力，这是一次薄膜应力的典型例子。
一次薄膜应力对薄膜的性能和行为有着重要影响。
首先，一次薄膜应力可以影响薄膜的力学性能。
例如，在拉伸力作用下，薄膜的一次应力会导致薄膜的刚度增加，使其抵抗外力的能力更强。
其次，一次薄膜应力还可以影响薄膜的表面形貌。
由于应力的存在，薄膜的表面可能会出现起皱、褶皱等现象，从而影响薄膜的光学性能和表面质量。
三、二次薄膜应力二次薄膜应力是指薄膜在发生形变后由于内部应力重新分布而产生的应力。
当薄膜受到外力作用产生形变后，其内部应力会重新分布，导致薄膜表面和底部产生不同的应力。
这种应力分布不均匀的现象就是二次薄膜应力。
二次薄膜应力对薄膜的性能和行为同样具有重要影响。
首先，二次薄膜应力可以导致薄膜的形状发生变化。
例如，当薄膜受到压缩力作用时，二次应力会使薄膜的边缘向内收缩，从而导致薄膜变得更加平整。
其次，二次薄膜应力还可以影响薄膜的力学性能。
由于应力的重新分布，薄膜的刚度和强度可能会发生变化，影响其力学性能。
四、一次薄膜应力与二次薄膜应力的区别一次薄膜应力和二次薄膜应力在产生机制和影响方面存在一些区别。
首先，一次薄膜应力是由外力作用引起的，而二次薄膜应力是由内部应力重新分布引起的。
其次，一次薄膜应力主要影响薄膜的力学性能和表面形貌，而二次薄膜应力主要影响薄膜的形状和力学性能。
最后，一次薄膜应力是初始应力，而二次薄膜应力是在形变后产生的。
膜应力的厚度
膜应力的厚度
膜应力是薄膜在受到内部或外部压力作用时产生的应力。
对于一定厚度的薄膜，膜应力的存在可能导致薄膜变形或破裂。
因此，研究膜应力与薄膜厚度的关系对提高薄膜的稳定性和可靠性具有重要意义。
膜应力的厚度关系主要取决于薄膜的材料、制备方法和环境条件。
以下是一些常见的膜应力厚度关系：
1、线性关系：在某些情况下，膜应力可能与薄膜厚度呈线性关系。
随着厚度的增加，膜应力逐渐增大。
这种关系可能是由于制备过程中热膨胀、化学反应或机械应力的累积所致。
2、幂函数关系：膜应力与薄膜厚度之间可能存在幂函数关系。
在这种情况下，随着厚度的增加，膜应力以指数方式增长。
这种关系可能是由于薄膜内部结构的非均匀性或表面张力梯度引起的。
3、对数关系：在某些情况下，膜应力与薄膜厚度之间可能存在对数关系。
随着厚度的增加，膜应力先增加后减小，或者先减小后增加。
这种关系可能是由于制备过程中的动力学效应或薄膜内部的化学反应速率随厚度的变化所致。
4、无确定关系：在某些情况下，膜应力与薄膜厚度之间可能没有明确的数学关系。
这种情况可能是由于多种因素的综合作用，如材料的不均匀性、制备过程中的随机因素等。
了解膜应力与薄膜厚度的关系有助于优化薄膜的制备工艺、提高薄膜的稳定性和可靠性。
例如，通过调整制备参数或选择适当的材料，可以降低膜应力或优化薄膜的厚度分布，从而提高其在实际应用中的性能。
此外，研究膜应力与厚度的关系也有助于深入了解薄膜生长和演变的机制，为未来发展新型材料和制备技术提供理论支持。
薄膜压应力张应力
薄膜压应力张应力
摘要：
1.薄膜压应力张应力的定义
2.薄膜压应力张应力的产生原因
3.薄膜压应力张应力的应用
4.薄膜压应力张应力的测量方法
5.薄膜压应力张应力的影响因素
正文：
薄膜压应力张应力是指薄膜材料在受到外力作用下，产生的内部应力状态。
其中，压应力是指薄膜在受到垂直于表面的外力时，产生的内部应力；张应力是指薄膜在受到平行于表面的外力时，产生的内部应力。
薄膜压应力张应力的产生原因主要有两点：一是薄膜材料本身的性质，如材料的粘弹性、强度等；二是外力作用，包括拉伸、压缩等。
薄膜压应力张应力在实际应用中具有重要意义。
例如，在制造过程中，合理的压应力张应力控制可以提高薄膜的稳定性和耐用性。
此外，在材料科学研究中，研究薄膜压应力张应力有助于深入了解材料的力学性能和结构特性。
测量薄膜压应力张应力的方法有多种，如光弹应力测量法、激光测距法、X 射线衍射法等。
这些方法各有优缺点，需要根据实际需求和测量条件选择合适的方法。
影响薄膜压应力张应力的因素有很多，包括薄膜材料的种类、厚度、制备工艺、外力作用方式等。
为了获得理想的压应力张应力状态，需要在制备和加工过程中对这些因素进行严格控制。
总之，薄膜压应力张应力是研究薄膜材料力学性能的重要课题。
第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力
第七章_压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力第七章压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力在压力容器设计中，薄膜应力、弯曲应力和二次应力是三种主要的应力类型，对容器的结构和稳定性有着至关重要的影响。
了解和掌握这三种应力的性质和计算方法，对于设计者来说是至关重要的。
一、薄膜应力薄膜应力是一种主要的应力类型，通常发生在压力容器表面。
它是由容器内外的压力差引起的。
在压力容器设计中，薄膜应力是必须考虑的重要因素之一。
它可以通过薄膜应力强度因子进行计算，这个强度因子通常由经验公式和实验数据确定。
对于圆形平盖和球形封头，薄膜应力的计算公式可以分别简化为对圆板和球壳的薄膜应力计算公式。
对于其他更复杂的形状，如椭圆或锥形，则需要使用更复杂的公式进行计算。
二、弯曲应力弯曲应力通常发生在压力容器的部分区域，例如在容器壁的局部区域或连接处。
这种应力是由于容器内外的压力差和容器结构的自重引起的。
弯曲应力的计算通常需要考虑多种因素，如材料的弹性模量、泊松比、压力以及容器的几何形状和尺寸等。
在压力容器设计中，弯曲应力可以通过有限元分析等方法进行计算和评估。
这种方法可以更准确地模拟容器的实际结构和载荷条件，从而得到更精确的弯曲应力结果。
三、二次应力二次应力是由于局部区域的薄膜应力和弯曲应力的组合而产生的。
它通常发生在压力容器的某些特定区域，如连接处或容器壁的局部区域。
二次应力的计算需要考虑多种因素，如材料的弹性模量、泊松比、压力以及容器的几何形状和尺寸等。
在压力容器设计中，二次应力的计算通常需要通过有限元分析等方法进行。
这种方法可以更准确地模拟容器的实际结构和载荷条件，从而得到更精确的二次应力结果。
同时，二次应力的分布和大小也需要通过实验进行验证和校核。
四、设计建议在压力容器设计中，为了降低薄膜应力、弯曲应力和二次应力对容器结构的影响，以下一些建议可以作为参考：1.优化容器的几何形状和尺寸：通过改变容器的几何形状和尺寸，可以降低应力集中程度，从而降低薄膜应力、弯曲应力和二次应力的大小。
聚合物膜内应力
聚合物膜内应力
聚合物膜内应力是指聚合物薄膜内部的力的分布情况。
在聚合物薄膜制备过程中，由于薄膜的收缩或膨胀等因素，会产生内部应力。
聚合物膜内应力的产生原因可以是多种的，主要包括以下几个方面：
1. 热应力：聚合物薄膜在制备过程中可能经历高温或低温处理，热胀冷缩会产生内部应力。
2. 拉伸或压缩应力：在聚合物薄膜的制备过程中，可能会受到机械拉伸或压缩的力，导致薄膜内部产生应力。
3. 残余应力：在聚合物薄膜的制备过程中，可能会出现一些杂质、缺陷或结晶，在薄膜固化后，这些残余应力会被锁定在薄膜内部。
聚合物膜内应力可能会对薄膜的性能和性质产生一定的影响。
过大的应力可能导致聚合物薄膜的破裂、开裂或变形，影响薄膜的机械性能和光学性能。
因此，在聚合物膜的制备过程中，需要合理控制和处理内部应力，以确保薄膜的稳定性和性能。
压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力
第七章 压力容器中的薄膜应力、 弯曲应力和二次应力
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一 回转壳体的薄膜应力 二 圆形平板的弯曲应力 三 边界区内的二次应力 四 强度条件
*
第一节 回转壳体中的薄膜应力——薄膜理论简介 基本概念与基本假设 基本概念 容器：化工生产所用各种设备外壳的总称。（贮 罐、换热器、蒸馏塔、反应器、合成炉）
结论： 内压圆筒筒壁上各点的薄膜应力相同，就某一点，该点环向薄膜应力是径向薄膜应力的二倍。
圆球形壳体上的薄膜应力
结论： 内压圆球形壳体上各点的薄膜应力相同，就某一点，该点环向薄膜应力等于径向薄膜应力 。
*
知识回顾:
*
环向薄膜应力σθ： 在介质均匀的内压作用 下，壳壁的环向“纤维”受到拉伸，在壳壁的纵 截面上产生的环向拉伸应力。 经向薄膜应力σm：在介质均匀的内压作用 下，壳壁的经向“纤维”受到拉伸，在壳壁的锥 截面上产生的经向拉伸应力。
(2)容器的几何特点
回转曲面：由任何直线或平面曲线为母线，绕其同平 面内的固定轴旋转3600而成的曲面。
*
回转壳体：据内外表面之间，且与内外表 面等距离的面为中间面，以回转曲面为中 间面的壳体。
回转壳体的纵截面与锥截面
纵截面 锥截面 横截面
*
横截面
*
2.基本假设：
小位移假设。壳体受压变形，各点位移都小于壁厚。简化计算。
由力的平衡条件可得：
环向薄膜应力:
*
经向薄膜应力
介质内压力p作用于封头内表面所产生的轴向 合力 为:
*
作用在筒壁环形横截面上的内力 为： 其中:中径 根据力的平衡条件 可得： 经向薄膜应力:
中径公式
应力仪测薄膜应力原理
应力仪测薄膜应力原理
应力仪是一种用于测量材料或结构内部应力的仪器，常用于测量薄膜的应力。
其原理主要基于薄膜应变导致的薄膜表面形变。
下面是应力仪测薄膜应力的原理：
1. 应变测量：应力仪通过将薄膜与基底材料分开，使薄膜形成一个自由的表面，并测量薄膜在表面形变下的应变。
在测量中，通常使用光学或电子方法来测量薄膜表面的形变。
2. 薄膜应力计算：根据薄膜的弹性性质，可以通过测量表面形变计算薄膜的应力。
通常，应力仪会根据薄膜的材料特性和形变测量结果，使用材料力学模型来计算薄膜的应力。
3. 校准和标定：为了确保测量的准确性，应力仪需要进行校准和标定。
常见的方法包括使用已知应力的标准样品进行比较，以及通过不同层厚度的多层膜叠加进行校准。
需要注意的是，薄膜的应力测量受到许多因素的影响，如表面处理，材料非均匀性等。
因此，在进行薄膜应力测量时，需要考虑这些因素对测量结果的影响并进行适当的修正。
薄膜应力概念
薄膜应力概念嘿，朋友！咱今天来聊聊薄膜应力这个有点神秘但其实也不难懂的概念。
你知道吗？薄膜应力就好像是给物体穿上了一层“紧身衣”。
这层“紧身衣”的力量可不简单，它会对物体产生各种影响。
比如说，你想想一个气球，当你把它吹起来的时候，气球表面是不是有一种紧绷的感觉？这就有点像薄膜应力在起作用。
薄膜应力就像是气球表面那股让它保持形状，又限制它过度膨胀的力量。
再拿一张纸来打比方。
当你把纸弄湿，然后让它自然晾干，这张纸可能会变得皱巴巴的。
这也是因为在纸张表面形成了一种不均匀的薄膜应力，就好像有一群小调皮在拉扯着纸张，让它没法保持原来平整的样子。
薄膜应力在很多领域都有着重要的作用呢。
在工程领域，像那些大型的压力容器、管道，薄膜应力可就得好好研究。
不然，一旦这应力出了问题，那后果可不堪设想！就好比建房子，如果地基没打好，房子能牢固吗？薄膜应力没处理好，这些设备就可能出现裂缝、泄漏，甚至发生危险的事故。
在材料科学中，研究薄膜应力能帮助我们开发出性能更优秀的材料。
比如说，让金属材料更耐磨、更耐腐蚀，这可都离不开对薄膜应力的深入了解。
你可能会问，那薄膜应力到底是怎么产生的呢？这就好比两个人在拔河，两边的力量不均衡，就产生了一种拉扯的效果。
薄膜应力的产生，往往是因为物体表面受到不均匀的力，或者是因为温度的变化、材料的相变等等。
而且，薄膜应力还分拉应力和压应力呢。
拉应力就像是在使劲儿把东西拉长，压应力则像是在用力把东西压扁。
这两种应力的作用可大不相同。
总之，薄膜应力虽然听起来有点专业和复杂，但其实只要我们多去观察、多去思考，就能发现它在我们的生活和工作中无处不在。
了解它、掌握它，就能让我们更好地利用材料，设计出更安全、更可靠的产品。
你说是不是这个理儿？所以啊，别小看这薄膜应力，它可是个隐藏在各种物体背后的重要角色，对我们的生活有着大大的影响！。
晶圆薄膜的应力
晶圆薄膜的应力
晶圆薄膜（wafer thin film）在半导体制造过程中扮演着重要角色。
它通常指的是在硅晶圆上沉积的一层或多层薄膜，这些薄膜可以是绝缘的、导电的或半导体的，用于构建集成电路。
在薄膜沉积过程中，可能会引入应力，这些应力可以是热应力、化学应力或机械应力。
1. 热应力：沉积过程中，薄膜材料和晶圆之间的热膨胀系数不匹配可能导致热应力。
当温度变化时，薄膜和晶圆的尺寸会发生变化，如果它们的膨胀系数不同，就会产生应力。
这种应力可能会导致薄膜破裂、分层或形变。
2. 化学应力：薄膜沉积过程中使用的化学物质可能会与晶圆表面的原有材料发生反应，产生化学应力。
这种应力可能会导致薄膜与晶圆之间的界面处产生缺陷或应力集中。
3. 机械应力：在晶圆加工过程中，如切割、抛光等步骤，可能会引入机械应力。
这些应力可能会影响薄膜的完整性和平整性。
为了控制这些应力，半导体制造过程中会采用多种技术和方法，如选择与晶圆热膨胀系数相近的材料、优化沉积工艺参数、进行后处理步骤以缓解应力等。
此外，还可以通过高精度的测试设备来检测和评估晶圆薄膜中的应力分布，以确保集成电路的性能和可靠性。
第七章_压力容器中的薄膜应力、弯曲应力和二次应力
制造容器的钢板在设计温度下的许用应力
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2 强度理论简介
（1）一点处应力状态：构件某点的各截面上 的应力
表示方法：单元立方体上六个平面内的三对应力
58
单向应力状态：
59
二向应力状态：
60
三向应力状态：
61
主平面：只作用正应力，没有剪应力。 主应力：主平面上的正应力。
62
（2）强度理论 ①最大拉应力理论（第一强度理论）
28
（四）圆锥形壳体中的薄膜应力
1.圆锥形壳体的锥截面与 横截面不是同一截面,经向 薄膜应力与回转轴相交成α 角。
横截面
2.圆锥形壳体上的薄膜应力 大端小端不同。
半锥角
29
圆锥薄膜应力：
pD 1 2 cos
pD 1 m 4 cos
30
本节小结：
圆筒形壳体薄膜应力： 球形壳体薄膜应力：
M max 1.5[ ]
环向压缩（薄膜）应力 （2）封头限制了筒体端部横截面的转动 43 轴向弯曲应力
二 影响边界应力大小的因素
薄壁圆筒和厚平板形封头在封头不变形的 情况下，横截面的最大弯曲应力：
m, M 1.54
pR
pD pR 2
结论：边界效用引起的附加弯曲应力比内压
引起的环向薄膜应力大54%。
2
第一节 回转壳体中的薄膜应力——薄膜理论简介
一 基本概念与基本假设 1 基本概念 (1)容器：化工生产所用各种设备外壳的总称。（贮 罐、换热器、蒸馏塔、反应器、合成炉）
接管 人孔 封头
液面计
筒身
支座
3
(2)容器的几何特点
回转曲面：由任何直线或平面曲线为母线，绕其同平 面内的固定轴旋转3600而成的曲面。
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一、再结晶机制
当薄膜材料的迁移率大，自扩散能力足够强时，在薄膜沉积的过程中或薄膜沉积停止后，会发生再结晶过程。
该过程使得薄膜中缺陷密度减小，晶粒尺寸增大，薄膜致密化，从而导致拉伸应力的产生。
二、晶界弛豫机制
当两个小岛（或微晶）之间的距离接近到某一个临界值以内时，就会自动合并到一起，形成具有较低能量的晶界，同时小岛相互接触部分发生了应变。
小岛合并形成晶界的过程也就是能量从小岛的两个表面的表面能转化为晶界能和小岛的应变能的过程。
因此拉伸应力的大小与小岛的半径，表面能和界面能的大学以及岛和衬底的接触角密切相关。
当微晶合并后，晶界处空洞的收缩，以及晶粒的长大同样会导致拉伸应力的产生。
三、毛细应力机制
由于毛细作用的原因，衬底上的薄膜粒子的晶格发生收缩，晶格常数变小。
当衬底上的粒子比较小时，这种变化可以依靠粒子在衬底表面的滑移得以弛豫。
当粒子数增多，并且粒子长大，它们之间相互接触时，粒子在衬底表面的滑移变得困难甚至不可能，导致薄膜出现张应力。
随着小岛的长大，表面张力的作用减弱，小岛或微晶的晶格常数增大，但实际上由于衬底对薄膜的束缚作用，晶格常数不能增大，薄膜内部产生压应力，导致压应力的产生。
四、杂质原子的作用
在薄膜沉积过程中，衬底中的原子或其它杂质原子（特别是氧原子）会进入薄膜内部，由于杂质原子的尺寸效应及其与薄膜中原子的相互作用导致压应力的产生。
五、晶格扩张机制
通常当某种材料形成的粒子很小时，由于表面张力的作用，该粒子的晶格常数小于体材料的晶格常数，随着粒子的长大，粒子的晶格常数逐渐增大，直到达到材料的晶格常数为止。
但是对于薄膜，由于受衬底的束缚，即使薄膜的厚度增加，薄膜材料的晶格常数也小于体材料的晶格常数，从而导致薄膜中压应力的产生。
（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力就一定可以获得应有的回报）
（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力就一定可以获得应有的回报）。