[发明专利]一种定量评价薄膜结合强度的方法

权利要求书

1.一种定量评价薄膜结合强度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将样品通过夹具固定在样品台上，得到装有样品的样品台；所述样品为表面沉积有薄膜的基底；

步骤二、调节步骤一中得到的装有样品的样品台高度，使压头接近样品上的薄膜，并使压头接触薄膜，然后固定样品台高度，得到待测试样品和装置；

步骤三、将步骤二中得到的待测试样品和装置中的压头对薄膜施压，进行加载测试，得到测试后样品和装置；

步骤四、将步骤三中得到的测试后样品和装置中的压头进行卸载，待压头完全离开样品上的薄膜后将样品取出，得到具有压痕的薄膜；

步骤五、将步骤四中得到的具有压痕的薄膜进行观察和测量，得到测试数据；所述测试数据包括压痕半径r_i和薄膜剥落最大区域半径r_s或压痕直径d_i和薄膜剥落最大区域直径d_s，得到压痕特征参数r_i/r_s或d_i/d_s；当进行所述观察和测量时未观察到薄膜剥落时，则增大步骤三中施压的载荷重新进行加载测试，重复该过程直至薄膜发生剥落；

步骤六、通过步骤五中得到的测试数据计算薄膜结合强度，得到薄膜结合强度；

所述薄膜结合强度按照如下公式(1)、(2)、(3)和(4)进行计算：

公式(1)中G是薄膜结合强度，单位为J/m²；E_c是薄膜弹性模量，单位为GPa；t是薄膜厚度，单位为μm；ν_c是薄膜的泊松比；ε_r是由压头压入在薄膜表面产生的径向应变；ε_i是由薄膜残余应力在薄膜表面产生的径向应变；公式(2)、公式(3)和公式(4)中ε_Y是基底的屈服应变，m₁、m₂和m₃是与基底的硬化指数n和基底的屈服应变ε_Y相关的系数，a₁、a₂和a₃是与m₁、m₂和m₃对应的系数。

2.根据权利要求1所述的一种定量评价薄膜结合强度的方法，其特征在于，步骤二中所述压头包括球形压头和圆锥形压头。

3.根据权利要求1所述的一种定量评价薄膜结合强度的方法，其特征在于，步骤二中所述压头的材质包括金刚石、硬质合金和陶瓷。

4.根据权利要求1所述的一种定量评价薄膜结合强度的方法，其特征在于，步骤三中所述加载方式包括连续加载和固定加载。

5.根据权利要求1所述的一种定量评价薄膜结合强度的方法，其特征在于，步骤三中所述施压的载荷大小为100N～1500N，加载速率为5N/s～50N/s，保载时间为5s～30s。