[發明專利]測量電流加載時金屬薄膜中應力演變的裝置及方法

有效

• 申請號: 200810017429.6
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101236189A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 孫軍;王章潔;劉剛;孫冰;丁向東;江峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N25/26;G01N3/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種測量電流加載時金屬薄膜中應力演變的裝置，包括第一金屬材料放置臺(1)，其特征在于，在第一金屬材料放置臺(1)左側開有第一矩形通槽(3)，第一矩形通槽(3)內設置第一陶瓷片(5)，在距離第一金屬材料放置臺(1)右側10mm處放置第二金屬材料放置臺(2)，第二金屬材料放置臺(2)的右側開有第二矩形通槽(4)，第二矩形通槽(4)內設置第二陶瓷片(6)，第一陶瓷片(5)和第二陶瓷片(6)塞入真空設備的試樣臺(7)，在第一金屬材料放置臺(1)右側開有第一燕尾形通槽(8)，在第二金屬材料放置臺(2)的左側開有第二燕尾形通槽(9)，第一金屬材料放置臺(1)和第二金屬材料放置臺(2)之間放置有金屬薄膜試樣(10)，第一金屬材料放置臺(1)，金屬薄膜試樣(10)，第二金屬材料放置臺(2)置于真空腔(16)中。

2、根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一燕尾形通槽(8)的上側配有第一金屬塞子(11)，第一燕尾形通槽(8)的下側配有第二金屬塞子(12)，第二燕尾形通槽(9)的上側配有第三金屬塞子(13)，第二燕尾形通槽(9)的下側配有第四金屬塞子(14)。

3、根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，第一金屬材料放置臺(1)與電源正極相連，第二金屬材料放置臺(2)與電源負極相連。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，真空腔(16)腔壁處設有玻璃觀察窗(17)，玻璃觀察窗(17)下側放置多束激光測量應力裝置(15)。

5.一種測量電流加載時金屬薄膜中應力演變的方法，其特征在于，采用磁控濺射方法沉積金屬薄膜，在超高真空環境中給金屬薄膜施加電流，并原位測量金屬薄膜的應力變化，包括以下步驟：

1)采用磁控濺射沉積方法將金屬薄膜沉積在2英寸熱氧化過的硅片：SiO2(50nm)/Si(380μm)/SiO2(50nm)上，金屬薄膜厚度100nm-1μm，沉積工藝參數為：濺射功率100-150W；濺射偏壓-60--80V；本底真空：1.0×10^-6-1.0×10^-5Pa；工作氣壓(Ar)0.1-0.3Pa；使用金剛石劃片機將其切割成為5mm×15mm的矩形金屬薄膜試樣(10)；

2)將矩形金屬薄膜試樣(10)從第一金屬材料放置臺(1)下側和第二金屬材料放置臺(2)的下側放入，將第一金屬塞子(11)塞入第一燕尾形通槽(8)的上側，將第二金屬塞子(12)塞入第一燕尾形通槽的下側，將第三金屬塞子(13)塞入第二燕尾形通槽(9)的上側，將第四金屬塞子(14)塞入第二燕尾形通槽(9)的下側，金屬薄膜試樣(10)依靠重力與第一金屬材料放置臺(1)和第二金屬材料放置臺(2)線接觸，將矩形金屬薄膜試樣(10)置于超高真空真空腔(16)中，真空度為1.0×10^-8Pa；

3)電流可通過外部電源經第一金屬材料放置臺(1)，金屬薄膜試樣(10)，第二金屬材料放置臺(2)，形成電流回路，給金屬薄膜試樣(10)施加直流電流0-1A；

4)采用多束激光測量應力裝置(15)，測量金屬薄膜試樣(10)在施加電流過程中的曲率變化，原位檢測金屬薄膜試樣(10)中的應力演變。

6、根據權利要求5所述的一種測量電流加載時金屬薄膜中應力演變的方法，其特征在于，金屬薄膜可為任何金屬材料，指銅或鋁。