[发明专利]一种薄膜残余应力成分的分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜残余应力成分的分析装置。

背景技术

光学薄膜有广泛的应用，光学系统中所用的分束镜、截止滤光片和带通滤光片等是由光学薄膜来实现；此外光纤通信、激光光学中也用到大量的薄膜器件；薄膜还广泛应用于信息存储、半导体器件、光电显示等领域。但几乎所有薄膜都存在着巨大的应力，它对薄膜的性能，特别是牢固性产生很大威胁。因此研究薄膜中的应力有重大意义。从组成来说，薄膜中的应力主要由本征应力(也称内应力)、外应力和热应力组成。本征应力与薄膜的化学成分、微结构和晶相有关，很大程度上受到镀膜工艺的影响；外应力是指外界因素的影响所产生的应力改变，如水吸收，或者薄膜材料氧化等；热应力是由于镀膜过程中的沉积温度与周围环境的温度间存在温差，而薄膜与基板的热膨胀系数不同，导致薄膜与基板形成热应力，可用公式(1)表示，其中T_d为沉积温度，T_a为测量温度。通常，计算薄膜的热应力时都采用大块状材料的力学系数，但是由于薄膜结构的原因，膜状材料的力学常数与块状材料有很大差异，因此研究薄膜材料的力学常数对分析薄膜应力性能具有重要的意义。

σtherm=(Ef1-vf)(αfilm-αSub)(Td-Ta)---(1)]]>

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种薄膜残余应力成分的分析装置。

它包括继电器式温度控制仪、加热片驱动电路、基板夹具、干涉仪、计算机，继电器式温度控制仪依次与加热片驱动电路、基板夹具、干涉仪、计算机相连接，基板夹具包括第一铜片、第二铜片、铝片、铁夹片、样品固定圆孔、热电阻、MCH加热片，第一铜片背面固定有热电阻和两片MCH加热片，第一铜片两侧设有固定凹槽，第二铜片插入第一铜片两侧设有的固定凹槽内，第二铜片上端两侧固定有两片铁夹片，在两片铁夹片上夹有铝片，铝片上开有样品固定圆孔。

所述的加热片驱动电路为：第一电阻R1经第一电容C1、第二二极管D2、第二电阻R2、第三电阻R3、LED接地，第二二极管D2正极经稳压管D1接地，第二二极管D2负极经第二电容C2接地，比较器正极经第六电阻R6、第五电阻R5、第一可调电阻W1、第四电阻R4、第二可调电阻W2接电源，比较器负极经第八电阻R8、第二电阻R2、第二二极管D2、第一电容C1、第一电阻R1、二极管Q1接加热片(12)，比较器的输出经U2接到加热片，加热片经第三二极管D3接地。

所述的干涉仪为激光器发出的光束经光束扩束器到达分光镜，分成二束光，第一束光被反射且经过PZT传感器被反射后再次经过分光镜到达透镜，而第二束光则透过分光镜、透镜到达被测样品后被反射与第一束光发生干涉，干涉图样被CCD采集。基板夹具外面套有高温棉隔热层。基板夹具底部设有垂直调节装置。垂直调节装置由两个螺钉和一个微调底座组成。

本发明是一非破坏性检测方法，具有操作方便、量测迅速、精密度高、可同时测定多种参数和进行应力成分分析等优点。它可以实现预测薄膜中应力的组成成分，并从实验结果中计算得到薄膜的力学参数和热学参数，通过分析薄膜的应力组成和力学、热学性质，有助于科研人员改进薄膜的镀制工艺，控制薄膜应力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是薄膜应力分析装置的结构示意图；