<<
>>

Влияние на адгезию дефектов на границе пленки и подложки

Расчет распределения напряжений методами механики: твердого тела позволяет найти верхний предел значения прочности пленочной системы. Реальная адгезионная прочность несколько ниже из-за того, что} границу между двумя телами нельзя считать идеально совершенной, поскольку она содержит различные дефекты, являющиеся концентраторами напряжений.

Эти концентраторы напряжений определяют начало разрушения. Нахождение силы нормального отрыва с учетом концентраторов будет представлено в гл. 2. Среди различных дефектов часто встречаются трещины, которые имеют тенденцию разрастаться под нагрузкой. Эффект распространения трещин, расположенных на границе раздела разнородных материалов (межфазных трещин), определяет адгезионную прочность системы пленкаподложка.

Задача о трещине на границе раздела двух сред с различными упругими константами рассматривалась различными авторами.. Показано, что поле напряжений в области трещин имеет особенность вида I/VR и осциллирует вблизи кончика трещины по законам sin (е Iogi?) или cos (е log R), где —расстояние от кончика трещины, а е — некоторая функция упругих констант.

Эксперименты по исследованию поведения межфазной трещины под нагрузкой [25] показали, что сначала происходит относительно медленный рост трещины вдоль границы раздела, затем •следует ее быстрое распространение под углом к границе раздела вплоть до полного разрушения. При исследовании распространения трещин, расположенных на границе раздела твердое тело — полимер, отмечено, что при низких скоростях трещина распространяется по границе раздела, а при ускорении роста трещины ее траектория отклоняется от твердой фазы в сторону полимера.

Важно, что при соприкосновении тонкопленочных изделий с жидкими средами сопротивление росту трещины резко падает. Это обусловлено возникновением избыточного давления в кончике трещины под действием капиллярных сил (эффект Ребиндера).

Авторами данной книги отмечено, что из жидкостей, употребляемых в технологии производства тонкопленочных изделий, вода наиболее сильно способствует росту трещины между пленкой и подложкой. Сопротивление росту трещины оценивается по измерению силы, при которой происходит отслаивание покрытия.

В последнее время интенсивно развиваются методы аналитического описания адгезионных процессов, основанные на определении энергетического состояния системы контактирующих тел с привлечением методов квантовой механики [13, 18, 29]. Данный подход обладает общностью и позволяет функционально связать работу адгезии с внутренними параметрами контактирующих материа- -лов и при достаточном его развитии позволит прогнозировать значение адгезионной прочности. При описании явления адгезии металлических пленок между собой особенно эффективно применение метода функционала плотности (ФП) [13, 14]. Метод ФП заключается в нахождении такого распределения, для которого полная энергия электронного газа минимальна. Метод ФП [14] применялся для определения энергии адгезии металлической пленки и ионного кристалла с решеткой типа NaCl. Металл описан моделью «желе», причем его электронная плотность гофрируется полем ионного кристалла [15]. Для трех композитов (Al—NaF, Al—NaCl и К—NaF) вычислена энергия как функция расстояния между контактирующими телами. Результаты расчетов показали, что наибольшей энергией адгезии обладает крмпозит Al—NaCl, для которого E3i= = 770 эрг/см2. Энергия адгезии композитов К—NaF и Al—NaF равна 65 и 270 эрг/см2 соответственно. В [14] отмечается, что наиболее сильная связь возникает между металлом с большой плотностью свободных электронов; и ионным кристаллом, в состав которого входят тяжелые отрицательные ионы. К недостаткам метода ФП относятся его трудоемкость и использование эмпирических коэффициенов.

Энергия адгезии двух ионных кристаллов определялась как прямая разность энергий системы в двух состояниях [16]. В начальном состоянии оба тела удалены друг от друга, в конечном состоянии они соединены и образуют композит. Учитывались следующие вклады в энергию системы: электростатическое притяжение решетки точечных ионов, диполь-дипольное притяжение, отталкивание, энергия пограничных дислокаций и энергия релаксации поверхностных ионов. Расчет производился для одиннадцати пар кристаллов с решеткой типа NaCl, состыкованных по грани (001).

Отметим что в [17] проводилось сравнение теоретически вычисленного значения адгезионной прочности алюминия, напыленного на кремний, с экспериментально измеренным. Показано, что ошибка расчетов в настоящее время велика (около 200%).

<< | >>
Источник: Углов А. А. и др.. Адгезионная способность пленок.—М.: Радио и связь,. — 104 с.. 1987

Еще по теме Влияние на адгезию дефектов на границе пленки и подложки:

  1. Расчет напряжений в системе пленка — подложка
  2. Измерение адгезии, осноранное на определении твердости пленки
  3. Напряженное состояние граничной области между! пленкой и подложкой
  4. Влияние температурного режима подложки на адгезионную прочность
  5. Глава IV Юго-восточная и южная границы империи. Персидские войны. Сферы влияния в Аравии. Египет и христианская миссия на границах Абиссинии
  6. Общая характеристика параметров, влияющих на адгезию
  7. Глава первая. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ АДГЕЗИИ
  8. Анализ теплового режима подложки
  9. ДЕФЕКТЫ КЛИНКА (КИДЗУ)
  10. 2.2.1 Определение устойчивости двусторонней пленки вина
  11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ АДМИНИСТРАТИВНЫХ РАЙОНОВ И ГРАНИЦ СУБЪЕКТОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
  12. Глава V Константин Копроним. Восточная граница-арабы. Западная граница-болгары
  13. МЕТОДЫ УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ