薄膜通道开裂行为的约束效应

在受拉伸残余应力影响的脆性薄膜中观察到的最常见的内聚失效形式之一是通道开裂，这是一种贯穿薄膜的裂纹在薄膜中传播的断裂模式。裂纹扩展速率取决于本征薄膜特性、残余应力、环境中活性物质的存在以及精确的薄膜堆叠。在本文中，我们研究了夹在脆性碳掺杂硅酸盐(CDS)薄膜和硅衬底之间的各种缓冲层对CDS薄膜通道开裂的影响。结果表明，当缓冲层比硅衬底柔顺性更好时，沟道开裂增强。裂纹速度随缓冲层厚度的增加和缓冲层刚度的减小而增大。这是由于衬底对薄膜施加的约束减少和能量释放率相应增加造成的。实验表明，约束程度是缓冲层厚度和刚度的函数，并与之前提出的简单剪切滞后模型的结果进行了比较。结果表明，剪切滞后模型不能准确预测缓冲层的作用．(j .板牙。第20卷第9期，2005年9月)