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丁建宁

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期刊论文

微结构和尺寸约束下多晶硅微机械构件拉伸强度的尺寸效应

丁建宁丁建宁*孟永钢温诗铸

科学通报,2001,46(5):1~7,-0001,():

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摘要/描述

微型机电系统(MEMS)是面向21世纪的关键技术,微型机械的设计与制造在很大程度上取决于材料问题的解决。影响微型机械装置功能和可靠性的薄膜材料力学性能需要精确的评价。利用电磁力驱动,设计了一种微拉伸装置,从而精确地测定了长度为100-660μm,宽度为20-200μm,厚度为2.4μm的多晶硅薄膜的力学性能。结果表明,测得的平均弹性模量为164 GPa±1.2 GPa,与理论计算值相当。平均拉伸强度为1.36 GPa±0.14 GPa,其威布尔分布参量为10.4-11.7。统计分析表明,由于微结构和尺寸的约束使得多晶硅薄膜的拉伸强度表现出对微构件长度、表面积和体积的尺寸效应。拉伸强度随表面积与体积之比值增加而增加,这一比值可作为尺寸效应的控制参量。测试数据解释了微构件力学性能参量的离散性,并可用于多晶硅微机械的可靠性设计。最后,提出了应变设计准则,允许应变为0.0057。

版权说明:以下全部内容由丁建宁上传于   2005年03月29日 17时38分15秒,版权归本人所有。

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