弹性基板上精确控制薄膜屈曲力学

达成。理论物理。列托人。90， 133119 (2007)
弹性基板上精确控制薄膜屈曲力学
蒋汉清，孙玉刚，John A. Rogers，黄杨

可拉伸电子具有许多重要的新兴应用。我们(Nature Nanotechnology, 1,201 - 207,2006)最近展示了基于精确控制弹性衬底上砷化镓和硅纳米带扣几何形状的可拉伸电子器件。本文提出了一种非线性屈曲模型来研究这类薄膜/衬底系统的力学特性。得到了薄膜屈曲几何形状(波长和振幅)和最大应变的解析解。该解与实验结果非常吻合，并明确地显示了屈曲如何显著降低薄膜应变以达到系统的可拉伸性。

精确控制薄膜屈曲是通过对衬底(例如PDMS)进行周期性强键合(Wact)和弱键合(Win)的化学图像化来实现的。例如，在Wact = 10 um, Win = 400 um，预应变= 60%的PDMS衬底上屈曲0.3 um的GaAs薄膜，最大应变仅为0.6%，比60%的预应变小两个数量级。