[發(fā)明專利]一種多層薄膜熱膨脹系數(shù)提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011194974.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112326721A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉海韻;李臣明;高紅民
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01N25/16
• 分類號: G01N25/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種多層薄膜熱膨脹系數(shù)提取方法，其特征在于，包括n組多層雙端固支梁測試結(jié)構(gòu)，其中每組多層雙端固支梁測試結(jié)構(gòu)均包括一根等寬多層雙端固支梁和一根不等寬多層雙端固支梁，二者的長度相同，基于上述n組多層雙端固支梁測試結(jié)構(gòu)提取多層薄膜熱膨脹系數(shù)的方法包括：

測量每根等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓V_a1、V_a2、V_a3…V_an；

測量每根不等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓V_b1、V_b2、V_b3…V_bn；

根據(jù)每根等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓和每根不等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓，計算第i層薄膜的等效楊氏模量和初始?xì)堄鄳?yīng)力σ_0i；

測量每根等寬多層雙端固支梁在溫度T下的吸合電壓V’_a1、V’_a2、V’_a3…V’_an，并計算第i層薄膜在溫度T下的殘余應(yīng)力σ_1i；

根據(jù)第i層薄膜的等效楊氏模量和初始?xì)堄鄳?yīng)力σ_0i，以及第i層薄膜在溫度T下的殘余應(yīng)力σ_1i，計算各層薄膜在溫度T下的熱膨脹系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層薄膜熱膨脹系數(shù)提取方法，其特征在于，還包括：

測量每根等寬多層雙端固支梁在不同溫度下的吸合電壓，并計算第i層薄膜在不同溫度下的殘余應(yīng)力；

根據(jù)第i層薄膜的等效楊氏模量和初始?xì)堄鄳?yīng)力σ_0i，以及第i層薄膜在不同溫度下的殘余應(yīng)力，計算各層薄膜在不同溫度下的熱膨脹系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層薄膜熱膨脹系數(shù)提取方法，其特征在于，所述測量每根等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓V_a1、V_a2、V_a3…V_an的具體方法包括：在每根等寬多層雙端固支梁的上下電極之間施加掃描電壓，使每根等寬多層雙端固支梁向下彎曲，直至與下電極接觸，發(fā)生吸合，測量每根等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓V_a1、V_a2、V_a3…V_an。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層薄膜熱膨脹系數(shù)提取方法，其特征在于，所述測量每根不等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓V_b1、V_b2、V_b3…V_bn的具體方法包括：在每根不等寬多層雙端固支梁的上下電極之間施加掃描電壓，使每根不等寬多層雙端固支梁向下彎曲，直至與下電極接觸，發(fā)生吸合，測量每根不等寬多層雙端固支梁在常溫T₀下的吸合電壓V_b1、V_b2、V_b3…V_bn。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層薄膜熱膨脹系數(shù)提取方法，其特征在于，所述測量每根等寬多層雙端固支梁在溫度T下的吸合電壓V’_a1、V’_a2、V’_a3…V’_an的具體方法包括：對每根等寬多層雙端固支梁進行環(huán)境溫度加熱，使每根等寬多層雙端固支梁的溫度保持在T，在每根等寬多層雙端固支梁的上下電極之間施加掃描電壓，使每根等寬多層雙端固支梁向下彎曲，直至與下電極接觸，發(fā)生吸合，測量每根等寬多層雙端固支梁在溫度T下的吸合電壓V’_a1、V’_a2、V’_a3…V’_an。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層薄膜熱膨脹系數(shù)提取方法，其特征在于，計算第i層薄膜在溫度T下的熱膨脹系數(shù)α_i(T)的公式為：

其中，為第i層薄膜的等效楊氏模量，σ_0i為第i層薄膜的初始?xì)堄鄳?yīng)力，σ_1i為第i層薄膜在溫度T下的殘余應(yīng)力。