PZT薄膜界面分层破坏的内聚力模拟

摘要：

实验测试表明,单晶硅基板上磁控溅射沉积的多层薄膜材料Cr/PZT/PLT/Pt/Ti容易沿着Cr/PZT界面端开裂并发生分层破坏.我们在实验测试基础上,通过数值模拟计算与分析研究,确定了该薄膜界面的结合强度参数.模拟计算基于连续介质力学的内聚力模型,采用有限元方法来分析沿Cr/PZT界面的裂纹萌生和扩展过程.首先,将该界面表征为一个遵从指数或双线性内聚力模型本构关系的薄层.然后,通过与实测的断裂载荷、加载点的载荷-位移曲线校准的办法,确定出界面内聚法则参数.研究发现,内聚强度和内聚能是最为关键的内聚参数;双线性内聚力模型更适合于描述Cr/PZT界面破坏:与毫米量级厚度的薄膜材料相比,该多层薄膜材料中的Cr/FZT界面的内聚能较低,属于弱结合界面,沿着该界面的分层破坏为脆性断裂过程.本研究表明,宏观力学的内聚力模型同样适用于分析微米厚度薄膜的界面破坏问题.

关键词：界面、分层、内聚力模型、薄膜材料

所属期刊栏目：39

分类号：O4(物理学)

资助基金：国家自然科学基金90607013;国家重点基础研究发展规划973计划2007CB707702

在线出版日期：2009-09-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1007-1017