基于四邊固支矩形膜結構的碳化硅(SiC)楊氏模量測量方法研究.pdf

1、SiC在高溫、強腐蝕、強輻射下仍具有出色的力學性能，是極端環(huán)境下MEMS器件的首選材料，楊氏模量是指導M EMS器件設計的重要物理參數。目前SiC的制備工藝還不成熟，工藝參數對SiC微結構的楊氏模量有很大的影響，不同工藝條件下生長的SiC，其楊氏模量差別較大。因此每種工藝參數生長SiC后，都要對該工藝條件下的楊氏模量進行重新測試，以指導其器件設計。一般微結構力學測量方法都要對材料進行加工，SiC化學性質十分穩(wěn)定，對其進行加工的成本較高、

2、時間較長。本文設計了一種通過測量SiC矩形膜的彈性系數的方法來測得SiC的楊氏模量E，無需對SiC進行刻蝕加工，能簡單、快速地對SiC的楊氏模量進行測量。具體來說，有以下幾個方面：
　　1.理論基礎方面，基于偶應力理論，引入本征長度，研究了四邊固支矩形膜力學理論基礎，得到撓度、應力和楊氏模量的求解方法。此外，還研究了膜的長寬比、邊長、厚度對矩形膜中點彈性系數的影響。
　　2.工藝路線方面，結合實驗室現有條件和設備，探索出Si

3、C矩形膜的加工工藝。本文以TMAH溶液進行腐蝕腐蝕加工，成功制備兩塊SiC矩形膜。
　　3.矩形膜彈性系數及SiC楊氏模量測量方面，用AFM測量計算得到了SiC薄膜下的楊氏模量和矩形膜中點的彈性系數。首先用該種方法測量Si的楊氏模量，證明該方法的可靠性。測得Si(100)的楊氏模量為141.9GPa，與Si(100)的楊氏模量標準值130GPa相差很小，證明了這種方法是可靠的。測得兩塊SiC膜的楊氏模量分別為79.7±10.60G