多晶硅微机械构件材料力学行为及微机械粘附问题研究PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1　微型机械研究发展现状 1

1.2　微机械构件材料力学行为的研究 4

1.3　微机械粘附问题 13

1.4　本课题的意义及论文的主要内容 17

第2章 多晶硅微悬臂梁的形变特性 19

2.1　概述 19

2.2　纳米硬度计的工作原理 20

2.3　压入载荷下材料的相变 23

2.4　纳米硬度计弯曲法影响因素分析 27

2.4.1　微悬臂梁的制作 28

2.4.2 实验方法 29

2.4.3　形状因子 30

2.4.4　压入分量 31

2.4.5 翘曲分量 35

2.4.6　残余应力 37

2.4.7　小变形线弹性理论 38

2.4.8　大变形非线性理论 39

2.5 多晶硅微悬臂梁的力学特性 40

本章小结 43

第3章 多晶硅微构件的拉伸形变特性 45

3.1　概述 45

3.2 电磁驱动微拉伸装置 47

3.2.1 电磁力的原理与结构 47

3.2.2　光纤位移传感器 53

3.2.3　标定与测量 55

3.3.1 拉伸试件的制备与安装 65

3.3 多晶硅微构件的拉伸形变特性 65

3.3.2 多晶硅微构件拉伸应力-应变关系 68

3.3.3 多晶硅微构件弹性模量的理论与实验比较 71

本章小结 82

第4章 多晶硅微机械构件材料强度的尺寸效应 84

4.1　概述 84

4.2　弯曲强度的尺寸效应 89

4.3　拉伸强度的尺寸效应 92

4.3.1　拉伸强度随体积的变化 93

4.3.2　拉伸强度随表面积的变化 94

4.3.3　拉伸强度随截面积的变化 94

4.3.4　拉伸强度随长度的变化 95

4.3.5　拉伸强度随宽度的变化 95

4.4 多晶硅微机械构件材料强度的威布尔（Weibull）统计分析 97

4.4.1　威布尔（Weibull）统计分析 97

4.4.2　拉伸强度的威布尔统计分析 100

4.5　拉伸强度尺寸效应的理论分析 109

本章小结 113

第5章 多晶硅微机械构件材料的损伤特性 116

5.1　概述 116

5.2 多晶硅微机械构件材料的微结构分析 117

5.3 断裂韧性 119

5.4　极大似然法估计断裂起源 125

5.4.1　极大似然法 125

5.4.2　断裂起源 127

5.5 断口分析 129

5.6.1 表面粗糙度的影响 134

5.6　损伤的表面效应 134

5.6.2 表面分子自组装膜（Self-Assembled Monolayers:SAMs）的影响 141

本章小结 148

第6章　微机械粘附及结构稳定性问题 151

6.1　概述 151

6.2 两平板间的Casimir作用力 160

6.2.1 修正前的两平板间的Casimir力 160

6.2.2　修正后的两平板间的Casimir力 161

6.3 多晶硅薄膜微腔结构在Casimir力作用下的粘附和稳定性问题 166

6.3.1　变形方程 166

6.3.2　平衡常数K 168

6.4　考虑表面效应和尺寸效应的不同表面力作用下的抗粘附结构参数设计 176

6.4.1 表面张力作用下稳定的抗粘附多晶硅微悬臂梁结构参数设计 177

6.4.2　Casimir力作用下稳定的抗粘附多晶硅薄膜微腔结构尺寸参数设计 183

本章小结 188

第7章　结论与展望 190

参考文献 194