本文關(guān)鍵詞：壓電薄膜表面穩(wěn)定性及自發(fā)脫層研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和高度集成化的趨勢,壓電薄膜愈來愈受到人們的重視。壓電薄膜和基底材料的構(gòu)形和材料性能的不同,容易造成壓電薄膜的龜裂和斷裂以及壓電薄膜和基底的脫層,導(dǎo)致器件的可靠性降低,對其失效形式的研究迫切需要。壓電薄膜表面的穩(wěn)定性對器件的性能有很大影響,以及薄膜中的錯(cuò)配應(yīng)變會引起薄膜的脫層對器件造成損壞。因此對壓電薄膜的表面穩(wěn)定性和界面處脫層研究非常重要。本文主要研究了壓電薄膜表面的化學(xué)勢和穩(wěn)定性以及薄膜與基底界面裂紋擴(kuò)展的行為,為壓電薄膜在實(shí)際應(yīng)用中提供可靠的理論基礎(chǔ)。(1)首先提出并研究了壓電薄膜表面的化學(xué)勢,分析了壓電薄膜在力電耦合和小幅度擾動(dòng)作用下的表面穩(wěn)定性,推導(dǎo)并得到了壓電薄膜表面應(yīng)力場和電場和表面能平衡穩(wěn)定狀態(tài)的臨界擾動(dòng)波長。(2)其次介紹了壓電材料裂紋的基本理論,講述了壓電材料/彈性基底界面裂紋尖端的奇異性,介紹了壓電薄膜界面裂紋的應(yīng)力、電位移、應(yīng)力強(qiáng)度因子和電位移強(qiáng)度因子以及能量密度因子。(3)最后建立了壓電/導(dǎo)體有限元模型對其進(jìn)行數(shù)值模擬,詳細(xì)分析了壓電薄膜中的錯(cuò)配應(yīng)變對薄膜脫層的影響,并且從理論上解釋了薄膜自發(fā)脫層的臨界薄膜厚度,分析了界面裂紋尖端的應(yīng)力場和電位移場,計(jì)算了裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子K_1、K_2和電位移強(qiáng)度因子K_D以及能量密度因子S,分析了壓電薄膜厚度和裂紋長度對裂紋擴(kuò)展的影響以及運(yùn)用能量密度因子預(yù)測裂紋開裂的方向。本文是在壓電薄膜僅受到錯(cuò)配應(yīng)變作用下對薄膜進(jìn)行分析的,在壓電薄膜制備中有重要的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：壓電薄膜 錯(cuò)配應(yīng)變 表面穩(wěn)定性 自發(fā)脫層 應(yīng)力強(qiáng)度因子
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O484.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 壓電材料的發(fā)展和應(yīng)用10
• 1.2 壓電薄膜的應(yīng)用10-11
• 1.3 壓電材料斷裂行為的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 壓電界面裂紋研究13-15
• 1.5 壓電薄膜應(yīng)力15
• 1.6 本文的主要內(nèi)容15-18
• 第2章 壓電薄膜表面化學(xué)勢和穩(wěn)定性18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 壓電材料自由表面的化學(xué)勢18-20
• 2.3 壓電薄膜的擾動(dòng)應(yīng)力場和電場20-26
• 2.4 薄膜表面線性穩(wěn)定性分析26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第3章 壓電材料斷裂力學(xué)的基本理論30-44
• 3.1 壓電材料的基本方程30-33
• 3.2 壓電材料斷裂力學(xué)的基本公式33-38
• 3.3 壓電/導(dǎo)體雙材料界面裂紋38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第4章 壓電薄膜界面裂紋的數(shù)值分析44-60
• 4.1 壓電材料有限元方程44-49
• 4.2 壓電薄膜的錯(cuò)配應(yīng)變和自發(fā)脫落49
• 4.2.1 壓電薄膜的錯(cuò)配應(yīng)變49
• 4.2.2 壓電薄膜的自發(fā)脫層49
• 4.3 壓電薄膜的有限元模型49-51
• 4.4 算例51-57
• 4.4.1 界面裂紋尖端處的應(yīng)力52-55
• 4.4.2 壓電薄膜界面裂紋尖端的強(qiáng)度因子55-57
• 4.5 壓電薄膜界處能量密度因子57-58
• 4.5.1 能量密度因子的基本理論57
• 4.5.2 能量密度因子數(shù)值模擬57-58
• 4.6 本章小結(jié)58-60
• 第5章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)60
• 5.3 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果68

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