薄膜材料微裂纹预制方法及其专用装置

摘要

本发明涉及一种薄膜材料微裂纹预制方法及其专用装置。该方法：首先将薄膜材料固定在硅单晶片的抛光面，将粘有薄膜材料的硅单晶片切割成为片状样品；然后将切割完毕的多个片状样品粘成块状样品，其中片状样品保持方向一致，薄膜材料夹持在硅单晶片之间，形成三明治式夹层结构；再将块状样品抛光后，固定在具有测力系统的载物台上，将压轮落在样品需预制微裂纹的一侧面，使其滑过整个需要加工微裂纹的样品一侧表面，在其滑过痕迹下方生成微裂纹。该装置主要由载物台、测力计、压轮固定横梁、载荷调节旋钮和压轮组成。本发明预制的微裂纹呈平直形状，其周围应力场简单，裂纹形状规则，可以反映真正裂纹行为。

主权项

1.一种薄膜材料微裂纹预制方法，其特征在于由以下步骤完成：1)将薄膜材料粘接固定在硅单晶片的抛光面上，保持薄膜材料的平整；将粘有薄膜材料的硅单晶片切割成为尺度相同的片状样品；2)将切割完毕的多片粘有薄膜材料的单晶硅片粘接固定在一起形成块状需加工微裂纹样品，保持片状样品方向一致，薄膜材料夹持在硅单晶片之间，形成三明治式夹层结构；3)将块状需加工微裂纹样品的切割面进行抛光处理；4)将以上步骤处理之后的样品固定在具有测力系统的载物台上，使压轮滑过方向与样品的边缘放置方向保持一致，通过旋转载荷调节旋钮降低压轮的高度，使之接触到样品表面，将压轮落在样品需预制微裂纹的一侧面，在旋转载荷调节旋钮过程中通过测力计达到预制微裂纹所需要的载荷大小；5)水平移动载物台上方压轮固定横梁，使压轮在所需载荷作用下滑过样品需预制微裂纹的一侧表面，在需要加工微裂纹面上形成一条压轮滑过痕迹，滑痕深度为0.5～5微米，在其滑过痕迹下方生成微裂纹；6)取下样品进行抛光，消除压轮下方预制微裂纹之后所形成的残余应力，将薄膜材料从单晶硅片上脱离，以备后续力学和相关性能测试使用。