压缩薄膜-衬底系统不稳定性的相图

压缩薄膜-衬底系统不稳定性的相图

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受到压膜应力的影响，粘结在基片上的弹性薄膜会变得不稳定，形成褶皱、折痕或分层扣。进一步增大压应力可诱发高级不稳定模式，包括周期加倍、褶皱、局部脊线、分层和共存不稳定。虽然已经分别分析了压缩下薄膜-衬底系统的各种不稳定性，但对这些不稳定性的系统和定量理解仍然是难以捉摸的。本文通过实验和理论相结合的方法，系统地探讨了单轴压缩下弹性薄膜-衬底系统的不稳定性。我们使用麦克斯韦稳定性判据来分析热力学系统中类似于相变的不稳定性的发生和演变。结果表明，薄膜与衬底的模量、薄膜-衬底的粘附强度、薄膜厚度以及衬底中的预拉伸量决定了不同的不稳定模式。薄膜-衬底体系的缺陷有助于克服不稳定性发生和演变过程中的能量势垒。我们提供了一组相图来预测压缩薄膜-衬底系统的初始和高级不稳定模式。相图可用于指导薄膜-衬底系统的设计，以实现所需的不稳定模式。

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