一种测试金属薄膜室温压入蠕变性能的方法

摘要

本发明公开了一种测试金属薄膜室温压入蠕变性能的方法，采用纳米压痕仪在金属薄膜上通过控制应变率和压入深度，保载后得到位移—载荷曲线，转化为应力—应变率曲线，从而测得表征蠕变性能的应力指数，评价金属薄膜的使用稳定性。这种纳米压痕装置一方面可以精确地测量薄膜的力学性能，其载荷和位移精度分别可达到1nN和0.1nm，另一方面由于这种装置可以连续地施加应力，可以快速、有效地得到载荷—位移曲线，对试样本身无破坏性，可进行无损检测。然后通过计算得到真实应力—应变率曲线。

主权项

1、测试金属薄膜室温压入蠕变性能的方法，其特征在于，按下述步骤进行：1)将金属Cu薄膜镀制在单晶硅基体上，即通过物理气相沉积、化学气相沉积或液相沉积均匀地沉积金属Cu薄膜，反应温度50℃，金属Cu薄膜的厚度为2μm；2)通过纳米压痕仪对金属Cu薄膜施加载荷，压入深度小于金属薄膜厚度的1/10，固定加载应变率为0.1s^-1，在达到最大压入深度后保持载荷不变，保载时间为100s，共测15个点；3)根据纳米压痕仪给出的位移—载荷曲线，按照公式(1)和(2)得出真实的应力—应变率曲线，求得应力指数n＝19.7，给出电子薄膜的蠕变稳定性评价：$\stackrel{·}{ϵ}=A{\sigma }^n\exp (-Q/\mathrm{RT})---\left(1\right)$h(t)＝h_i+a(t-t_i)^1/2+b(t-t_i)^1/4+c(t-t_i)^1/8          (2)h_i＝208.62325，t_i＝166.76，a＝-1.84563，b＝25.72771，c＝-23.98786，其中和σ分别为应变率和应力，A是材料拟合系数，R为气体常数8.31J/molK，Q是激活能，n为应力指数即1/m，m为蠕变敏感系数，h(t)为瞬时的压入深度，a、b和c为拟合系数。