[发明专利]一种表征薄膜残余应力的方法

摘要

本发明涉及一种表征薄膜残余应力的方法，包括采用薄膜/衬底结构的样片，控制激光器发射出一定频率和能量的短脉冲激光束，在样片表面汇聚成线性激光束，样片表面产生超声表面波；压电传感器探测，并采集离散时域电压信号；得到实验频散曲线；建模并得到无残余应力状态下的薄膜/基底模型理论频散曲线；将实验频散曲线与理论频散曲线进行比较，定性确定样片薄膜残余应力的大小排列。本发明可以快速、无损检测薄膜残余应力。

主权项

一种表征薄膜残余应力的方法，包括下列步骤：1)采用薄膜/衬底结构的样片，控制激光器发射出一定频率和能量的短脉冲激光束，经过光学调整系统最终在样片表面汇聚成线性激光束，样片表面产生超声表面波；2)表面波在样片表面传播一定距离后被压电传感器探测，再经过信号调理和数据采集后获得离散时域电压信号；3)对采集到的离散时域电压信号进行包括傅立叶变换在内的数学处理，得到实验频散曲线；4)将样片的薄膜和衬底的密度、杨氏模量、泊松比、厚度在内其他参数代入MATLAB理论模型中，5)在理论模型中用应力t来表征残余应力的大小，令t＝0，运行程序则得到无残余应力状态下的薄膜/基底模型理论频散曲线；6)将实验频散曲线与应力t＝0时的理论频散曲线进行比较，规定t<0时表现为压应力，t>0时表现为拉应力，由此判断其残余应力类型，然后通过改变应力t的值来找出与实验频散曲线最相近的理论曲线应力t的值，重复试验测得一组样片的应力t值，进行排序，从而定性确定样片薄膜残余应力的大小排列。