薄膜基底結(jié)構(gòu)的振動理論與實驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,促使各類高度集成、多功能化的器件層出不窮。薄膜基底結(jié)構(gòu)因具有這類特征日漸成為研究的熱點之一,在微電子、光學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)研究領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用,在集成電路、微機電系統(tǒng)(MEMS)等微器件方面的應(yīng)用有力的促進(jìn)了人類的生產(chǎn)生活。對于薄膜基底材料而言,通常由納米尺度的薄膜和微米尺度的基底組合而成,其結(jié)構(gòu)相對比較簡單。由薄膜基底材料之間晶格常數(shù)不匹配產(chǎn)生的錯配應(yīng)變及外界非均溫度分布引起的薄膜變形研究成為力學(xué)學(xué)科

2、重要的研究方向之一。早在1909年,Stoney建立了薄膜應(yīng)力與曲率之間的關(guān)系式,從而奠定了薄膜應(yīng)力研究的基本框架,即通過薄膜曲率的測量來計算其全場應(yīng)力分布。后來,大量學(xué)者通過放松Stoney基本假設(shè)實現(xiàn)了對Stoney公式的擴展,但是截至目前這些研究均主要考慮薄膜在準(zhǔn)靜態(tài)情形下的力學(xué)行為,而對于薄膜基底結(jié)構(gòu)的振動特性研究鮮有涉及,成為薄膜基底結(jié)構(gòu)器件安全設(shè)計所面臨的困難。為此,本文建立了薄膜基底結(jié)構(gòu)在軸對稱和非軸對稱情形下的自由振動方

3、程,得到了薄膜應(yīng)力關(guān)于曲率的解析表達(dá)式。隨后,以高溫超導(dǎo)薄膜為例,采用低溫環(huán)境下激光剪切干涉(CGS)技術(shù)和本文所建立的薄膜應(yīng)力與曲率之間的理論關(guān)系,首次獲得了脈沖磁場作用后超導(dǎo)薄膜全場應(yīng)力隨時間的演化特征,為后期深入研究超導(dǎo)薄膜在電磁場中的力學(xué)響應(yīng)提供了基礎(chǔ)。本論文的主要工作如下:
  (1).通過考慮界面切應(yīng)力,建立了薄膜基底結(jié)構(gòu)在軸對稱情形下自由振動方程,求得了薄膜應(yīng)力關(guān)于曲率的解析表達(dá)式,并且針對振動方程,討論了其撓度振型

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