[发明专利]薄膜材料泊松比及杨氏弹性模量的几何测量法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜材料泊松比及杨氏弹性模量的测量方法，尤其涉及一种薄膜材料泊松比及杨氏弹性模量的几何测量法。 

背景技术

薄膜技术已广泛应用于许多领域，如保护性涂层、装饰性涂层以及微电子行业和光电行业中的薄膜器件。泊松比v和杨氏弹性模量E是薄膜最重要的两个特征，它们决定着薄膜的力学性质和性能。因此，泊松比和杨氏弹性模量的测量精度及其测量方法的正确与否，对薄膜技术的应用是至关重要的，也是一项具有挑战性的研究课题。近年来许多学者给与了大量的关注，并已经发明了许多用来测量薄膜弹性常数的技术，例如，拉伸试验、膨胀试验、微光束弯曲或偏转技术、毫微压痕技术、共振超频光谱技术、表面导波技术、基层曲率法、X-射线衍射技术、 X射线衍射仪和激光曲率结合法、声学显微镜和毫微压痕结合法、曲率法等等。 

然而，在上述这些方法中，仅有少数能够同时测量出薄膜的泊松比和杨氏弹性模量，大多数是先假设其中之一为已知，才能求得另外一个，通常泊松比被假定为已知。此外，有些方法也仅能测量出二维弹性模量，即 或者 造成测量工作困难的主要原因是薄膜结构难于求得精确的解析解，大多数是数值解，从而造成上述这些方法不得不引进过多的假设，以便于能够获得一个用于测量的解析表达式。尽管采用一些复杂的先进技术和设备(如X-射线衍射技术、共振超频光谱技术、激光仪器、声学显微镜等)对提高测量精度会有所帮助，然而由于材料的弹性系数通常具有尺寸效应，即与材料的尺寸相关，因此，如果用于测量的解析表达式不是由薄膜结构的精确解析解推导而来，或者过多地采用一些不必要的假设，那么其测量结果的精度及其正确性也还是难以保证，即难以证明所测量的结果是否正确。从这一角度讲，现行的测量方法中，大多数存在这些问题。 

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种薄膜材料泊松比及杨氏弹性模量的几何测量法，该几何测量法操作简便可行，测量参数少，求解的泊松比及杨氏弹性模量更精确，力学物理意义明确。 

本发明提供的薄膜材料泊松比及杨氏弹性模量的几何测量法，包括下述步骤： 

1)将带检测的薄膜材料周边夹紧，使其形成半径为a的周边夹紧的圆薄膜，在圆薄膜上施加均布载荷q； 

2)测出圆薄膜上任意两点的挠度值 和 其中0≤λ_i＜1，i＝1，2； 

3)计算两点的挠度值之比 

k=w(r)|r=λ2aw(r)|r=λ1a,]]>

根据公式