概括
测量了微器件的时间依赖的裂纹生长. 层的静态疲劳导致裂的缓慢生长,影响设备的可靠性和微机械设备的应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 固体力学 固体力学是什么
背景情况:
- 时间依赖的裂生长是材料和设备长期可靠性的关键因素.
- 了解中裂纹传播机制对于微电子机械系统 (MEMS) 和半导体可靠性至关重要.
- 之前的研究集中在宏观材料上,对纳米级结构的数据较少.
研究的目的:
- 在共振时测量单晶悬臂光束中依赖时间的裂纹生长.
- 为了将裂的生长与光束的共振频率的变化相关联.
- 调查潜在的故障机制和对设备可靠性的影响.
主要方法:
- 一个预先破裂的单晶悬臂光束 (长75微米) 在其共振频率上被激发.
- 通过观察光束的共振频率的变化来监测裂纹的长度.
- 使用能够检测极其缓慢裂传播的高灵敏度装置测量裂生长率.
主要成果:
- 衡量了稳定状态裂纹增长率低至2.9×10−13) m/s.
- 实验设置可以检测裂生长速度低至10~15米/秒.
- 响应频率的变化与测量的裂纹长度直接相关,验证了测量技术.
结论:
- 原生表面二氧化层的静态疲劳被认为是中裂纹生长的主要机制.
- 这些发现表明器件的失效率取决于速度,以及线性弹性断裂力学对微观器件的适用性.
- 在评估薄膜结构和MEMS的可靠性时,必须考虑缓慢的裂纹生长.


