Рефераты
Сложная жизнь мембран
Во множестве самых разных приборов и устройств используются мембраны, и почти всегда к ним при работе прикладываются усилия, которые они должны выдерживать. А если они и должны разрушаться, то при вполне определённых нагрузках. Во многих случаях эти нагрузки — следствие разных давлений по разные стороны мембраны. Прочность мембран зависит от их формы, размеров, толщины и параметров материала. Параметры материала могут изменяться и при нагреве, например при термообработке, причём для мембран микроскопической толщины не так, как для массивных образцов. При нагреве может происходить рекристаллизация (рост кристаллов), и если размер кристаллов сравним с толщиной мембраны, то поведение материала будет не таким, как для массивного образца. В то же время именно нагрев можно использовать как способ управления параметрами мембран при их изготовлении.
Исследователи из Московского института электронной техники (Зеленоград) изучили изменение при термообработке параметров прочности мембран нескольких форм, размером около 1 мм, из плёнки алюминия толщиной 2,2 мкм. Плёнка была получена не прокаткой, а магнетронным напылением на кремниевую подложку. Прочность мембран определяли до и после нагрева до 450°C в течение одного часа в вакууме. Оказалось, что при нагреве происходит рекристаллизация, средний размер кристаллов возрастает от 0,59 до 1,1 мкм (здесь и далее значения для круглых мембран), шероховатость плёнок увеличивается значительно — с 0,072 до 4,5 мкм. Средние значения прочности мембран и модуля упругости при этом немного уменьшаются, на 20—25%, но зато и разброс значений давления разрыва уменьшается с 30 до 20%, что соответствует увеличению надёжности и может быть существенно для практических применений.
Дюжев Н. А. и др. Влияние термической обработки на физико-механические свойства тонкоплёночных мембранных Al-структур различной формы. Письма в ЖТФ, 2025, вып. 2, с. 10.