[发明专利]测量微纳米级薄膜线延伸率和薄膜面延展率的方法

权利要求书

1.一种测量微纳米级薄膜线延伸率和薄膜面延展率的方法，其特征是在待测薄膜下设置一层氧化物膜层，该氧化物膜层在脉冲激光的作用发生分解反应生成O₂，这些O₂的压力使表面的待测薄膜发生体积膨胀，形成类似于球冠状凸起，通过测量该球冠凸起的高度和直径，计算出该球冠的弧长和表面积，进而得出该待测薄膜的线延伸率和面延展率，调节激光参数，获得最大球冠状凸起，测量最大球冠状凸起的高度和直径，计算该待测薄膜材料的最大线延伸率和延展率。

2.根据权利要求1所述的测量微纳米级薄膜线延伸率和薄膜面延展率的方法，其特征在于具体包括下列步骤：

(1)制备待测膜板：

利用磁控溅射仪在玻璃基片上依次溅射的保护介质层、金属氧化物层和待测介质层构成待测膜板，所述的金属氧化物层的金属氧化物为AgO_x、PtO_x或PdO_x，其薄膜厚度为100～300nm；所述的保护介质层和待测介质层的材料为ZnS-SiO₂、SiN或SiO₂，膜层的厚度为8～12nm；

(2)测量：

①用镊子将所述的待测膜板置于由计算机程序控制的工作台上，依次打开计算机程序、激光器和信号发生器；

②在计算机上设定工作台的二维移动方向和移动速度为10～100μm/s，设定激光器输出激光功率的变化范围为3mW～5mW和脉宽变化范围为50ns～200ns；

③所述的计算机依程序同步控制所述的工作台的运动和调整激光器输出激光脉冲的功率和脉宽协同工作，使具有不同功率和脉宽的激光脉冲照射在所述的待测膜板上，在该待测膜板上形成一系列分立的球冠状凸起，包括最大球冠状凸起；

④利用原子力显微镜对所述的的球冠状凸起进行扫描和精确测量，获得最大球冠状凸起的高度h和直径d；

(3)利用计算机按下列公式进行计算：

待测薄膜的最大线延伸率：ξr=α04h2d2]]>

待测薄膜的最大面延展率：ξp=8Rh-d2d2]]>

式中：α₀——常数，一般取2/3；

h——激光作用下产生的球冠状凸起的高度；

d——激光作用下产生的球冠状凸起的底面直径；

R——激光作用下产生的球冠状凸起所对应的球冠的半径，其值可以根据勾股定理计算，计算公式为：

3.根据权利要求2所述的测量微纳米级薄膜线延伸率和薄膜面延展率的方法，其特征在于所述的待测膜板的制备方法，包括下列步骤：

①玻璃基片清洗：该玻璃基片表面粗糙度小于10nm，该玻璃基片经纯净水浸泡、纯净水超声清洗和无水乙醇超声波清洗后，取出用纯的高压氮气吹干；

②玻璃基片和溅射靶材安装：将所述的玻璃基片固定在磁控溅射仪的玻璃基片托上，然后把玻璃基片托夹持在磁控溅射真空腔里的基片座上，把选定的溅射的介质靶材和金属靶材置于相应的靶基座上固定好，调节靶材与所述的玻璃基片之间的距离，然后关闭真空腔盖开始抽真空，直至腔内真空度优于4×10^-4Pa；

③保护介质膜层溅射：采用Ar气作为本底气体，利用计算机控制将所述的玻璃基片转移至所述的介质靶材的上方，打开Ar气阀门开关向所述的磁控溅射真空腔内充Ar，通过流量计控制Ar气的通入量为80sccm，同时调节磁控溅射仪闸板阀至工作气压为0.8Pa，接着打开磁控溅射仪的射频电源，调节靶材溅射所需功率并采用计算机程序控制溅射时间进行第一介质层的溅射，溅射完成后，关闭射频电源，关闭Ar气阀门，打开闸板阀抽气，以去除磁控溅射真空腔内的杂质；

④金属氧化物膜层溅射：利用计算机程序将所述的玻璃基片转移至将要溅射的金属靶材的上方，然后同时打开O₂气阀门和Ar气阀门向所述的磁控溅射真空腔内充气体，通过流量计控制O₂的通入量为90sccm，Ar的通入量为10sccm，同时调节磁控溅射仪的闸板阀至工作气压为0.8Pa，接着打开磁控溅射仪的射频电源，调节至靶材溅射所需功率100W并采用计算机程序控制溅射时间进行金属氧化物层的溅射，溅射完成后，关闭射频电源，关闭O₂和Ar阀门，打开闸板阀抽气，去除磁控溅射真空腔内剩余气体和杂质；

⑤待测介质层的溅射：采用Ar气作为本底气体，利用计算机将所述的玻璃基片转移至所述的待测薄膜介质靶材上方，然后打开Ar气阀门开关向所述的磁控溅射真空腔内充Ar，通过流量计控制Ar气的通入量为80sccm，同时调节磁控溅射仪闸板阀至工作气压为0.8Pa，接着打开磁控溅射仪的射频电源，调节靶材溅射所需功率100W并采用计算机控制溅射时间进行介质层的溅射，溅射完成后，关闭射频电源，关闭Ar阀门，打开闸板阀抽气，以去除磁控溅射真空腔内杂质；

⑥最后利用计算机使玻璃基片托恢复到初始位置，然后关闭磁控溅射仪，放气，打开所述的磁控溅射真空腔，取出制备好的待测膜板。