电流载荷作用下金属薄膜若干临界应变值测试方法

摘要

本发明公开了电流载荷作用下金属薄膜拉伸临界应变值的测试表征方法，包括对界面结合良好的金属薄膜/柔性基板体系同时进行电流加载和微力拉伸，在这种力/电耦合加载过程中，记录金属薄膜的应力-应变曲线和电阻变化-应变曲线，同时通过微观分析连续观察金属薄膜微观组织变化，得到微裂纹百分数-应变曲线。电流载荷下金属薄膜/柔性基板系统中金属薄膜失效临界应变体系由三个临界应变构成，其中电阻变化-应变曲线上电阻变化从线性阶段向非线性阶段转变时刻的应变为临界裂纹萌生应变；微裂纹百分数-应变曲线中微裂纹百分数反推为零时的理论应变为临界裂纹扩展应变；电阻变化-应变曲线上电阻发生剧增时刻的应变为临界裂纹失稳应变。

主权项

1、电流载荷作用下金属薄膜若干临界应变值测试方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用磁控溅射沉积方法将金属薄膜沉积在聚酰亚胺柔性基板上，其弹性应变≥2％；金属薄膜厚度200纳米-20微米；沉积工艺参数为：溅射功率120-180W；溅射偏压-60--80V；本底气压3.0×10-3-4.5×10-3Pa；工作气压Ar0.1-0.3Pa；(2)沉积在聚酰亚胺基体上的金属薄膜(1)两端分别被微拉力机卡头(2)夹住，微拉力机卡头(2)往外在金属薄膜(1)两侧自由端分别接触电加载装置，以施加电流载荷；金属薄膜上电载荷的施加由量程为12V的恒流源直接作用在金属薄膜两个自由端上实现，电流密度范围为1×103-1×104A/m2；(3)采用量程为250N的微拉力机测定金属薄膜/柔性基板体系中金属薄膜的应力σ-应变ε曲线，采用电阻测试设备测定金属薄膜电阻相对变化Δ＝(R-R0)/R0，其中R0为拉伸前金属薄膜的电阻值，R为拉伸过程中金属薄膜的电阻值随拉伸过程中应变ε的变化；即得到εi和εc；(4)通过扫描显微镜连续观察拉伸过程中金属薄膜的微观组织变化，绘制微裂纹百分数f随应变ε的变化曲线，即得到εp；其中，将电阻变化-应变曲线上电阻变化从线性阶段向非线性阶段转变时刻的应变定义为临界裂纹萌生应变εi；将微裂纹百分数-应变曲线中微裂纹百分数反推为零时的理论应变定义为临界裂纹扩展应变εp；将电阻变化-应变曲线上电阻发生剧增时刻的应变定义为临界裂纹失稳应变εc。