納米與MEMS的測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、納米及MEMS材料與結(jié)構(gòu)的變形與應(yīng)力測試技術(shù)研究現(xiàn)狀 Nanotechnology is about making useful things by manipulating matter at the nanometer length scale (1-100 nm) The key is to make use of unique properties which arise becauseof the nanoscale The object created can be nano, can be even micro or macroMelting point - 1064 CSour

2、ce: K.J. Klabunde, 2001Metal nanoparticles melt at lower temperatures than bulk metals.Red Herring, May 2002Commonality:Railroad, auto, computer, nanotechall are enabling technologies納米科技 Nano Science and Technology 被認(rèn)為是21世紀(jì)頭等重要的科學(xué)技術(shù)。納米科學(xué)與技術(shù)將改變幾乎每一種人造物體的特性。 2001年美國前總統(tǒng)Clinton描述的前景是：可以想像，材料的強(qiáng)度是鋼的十倍，而重

3、量是鋼的多少分之一；美國國會圖書館的全部信息儲存在一個只有方塊糖大小的器件中；當(dāng)癌細(xì)胞只有幾個時就能探測到。 納米科技在材料與制造、電子技術(shù)、醫(yī)藥與健康、航空與宇航、能源技術(shù)、農(nóng)業(yè)與國防等領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。測試技術(shù)的挑戰(zhàn) 器件小：MEMS器件材料尺寸一般從100nm到50um，宏觀下微小的外界力都可能在材料內(nèi)部產(chǎn)生極大的應(yīng)力。要了解的MEMS結(jié)構(gòu)材料的參量有：彈性模量，泊送比，屈服應(yīng)力，抗彎強(qiáng)度，殘余應(yīng)力，尤其是使用及制造中產(chǎn)生的變形。 試件制作難：試件制作要用到微電子技術(shù)中許多方法。 測試?yán)щy：傳統(tǒng)測量材料力學(xué)參數(shù)的方法是否對微尺度材料有效。MEMS測試技術(shù)現(xiàn)狀1、微拉伸試驗2、對稱彎曲試驗

4、3、微懸臂梁試驗，4、微納米壓痕( 壓痕,劃痕)5、光學(xué)散斑干涉技術(shù)6、納米傳感器技術(shù)拉伸試驗對稱彎曲試驗Strength expression 微梁彎曲試驗原子力顯微鏡測量納米級微梁彎曲散斑法測量應(yīng)變NanoindentationMonochromatic images obtained from the interferometerNanosensorFFIncident lightReceived luminescenceTest PrincipalCalibration of optical stress nanosensor納米晶體結(jié)構(gòu)金屬和合金的力學(xué)行為 研究問題：納米材料機(jī)械性能

5、和傳統(tǒng)材料差異何在？ 納米晶體金屬材料H-P 關(guān)系 壓痕力學(xué)行為 疲勞行為 斷裂機(jī)理與行為H-P Relationshipnc-Cu. No second phase is observed.View normal to the GB plane a) before deformation b) after0.5 nsec tensile deformation corresponding to 3% total strain.electrodeposited nanocrystalline Ni subjected to (a) constant strain rate indentationA summary of dynamic yield strengthS-N fatigue electrodeposited, fully dense nanocrystalline Ni (grain size 2040 nm) A comparison of the fatigue crack growth characteristics of pure Ni as a function of gra