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文档介绍：第七章薄膜的物理性质
力学性质
电学性质
光学性质
磁学性质
热学性质
§7-1 薄膜的力学性质
薄膜的力学性质与其结构密切相关。
附着性质
应力性质
弹性性质
机械强度
—取决于薄膜成长的初始阶段
取决于生长阶段及其结构类型
薄膜的力学性质
1、薄膜的附着力
附着:薄膜与基片保持接触,两者的原子相互受到对方的吸附作用的状态。
附着力、附着能
附着性能
控制着对其他性能的观察和研究。
理论上,关系到对结合界面的了解;
使用上,决定了薄膜元器件的稳定性和可靠性
1、薄膜的附着力
宏观效应附着
简单附着
扩散附着
通过中间层附着
简单附着
两个接触面相互吸引形成,有清楚的分界面
扩散附着
两个接触面相互扩散或溶解形成渐变界面
两个接触面间形成化合物中间层,无单纯界面
机械锁合
双电层吸引
1、薄膜的附着力
附着机理—吸附
物理吸附(~)
范德华力吸附:短程力,随原子间距离的增大,附着力减弱。
静电力吸附:数值虽小,但对附着力的贡献较大。
化学吸附
薄膜与基体间形成化学键结合(离子键、共价键、金属键),是短程力,数值上比范德华力大,~.
1、薄膜的附着力
附着机理
附着能:
ss:基底比表面积自由能;
sf:薄膜比表面积自由能;
ssf:薄膜与基底界面自由能,与两种材料的种类、原子间距、键合特征等有关
1、薄膜的附着力
增加附着力的方法
清洗基片
提高基片温度
引入中间过渡层
采用溅射增加附着力
1、薄膜的附着力
附着力的测试方法
粘胶法:薄膜与基片间的附着力必须小于薄膜与粘胶间的附着力
引拉法;剥离法
直接法
划痕法、摩擦法、离心法
难定量描述,结果只具定性意义!!
利用黏结或焊接的方法将薄膜结合与拉伸棒的端面上,测量将薄膜从衬底上拉伸下来所需的载荷的大小。薄膜的附着力等于拉伸时的临界载荷与被拉伸的薄膜面积之比。
在用黏结剂时,其黏结强度决定了这一方法可测定的附着力的上限。
焊接可增加界面的结合强度,但焊接过程可能会由于加热温度的影响而改变界面的组织和附着力。
引拉法
将硬度较高的划针垂直置于薄膜表面,施加载荷对薄膜进行划伤试验的方法来评价薄膜的附着力。
当划针前沿的剪切力超过薄膜的附着力时,薄膜将发生破坏与剥落。在划针移动的同时,逐渐加大所施加的载荷,并在显微镜下观察得出划开薄膜,露出衬底所需的临界载荷,即可作为薄膜附着力的量度。
当载荷一定时,薄膜剥离痕迹
的完整程度也依赖于薄膜的附
着力,因而也可根据划痕边缘
的完整程度来比较薄膜附着力
的大小。
划痕法