微納機(jī)構(gòu)粘著接觸分析及防粘附研究.pdf

1、本文用數(shù)值模擬的方法研究了微納機(jī)構(gòu)粘著接觸及基于熱應(yīng)力的粘附修復(fù)技術(shù),為微納米器件的設(shè)計(jì)提供參考。
　　 首先,介紹了粘著接觸的研究方法:分子動(dòng)力學(xué)方法、連續(xù)介質(zhì)的研究方法、Hamaker微觀連續(xù)介質(zhì)理論方法和有限元方法。在傳統(tǒng)有限元接觸模型的基礎(chǔ)上加入表面力邊界條件,得到粘著接觸有限元模型。
　　 其次,結(jié)合連續(xù)介質(zhì)理論方法,建立了粘著接觸物理模型并利用ANSYS軟件建立粘著接觸有限元模型。對(duì)比彈性粘著接觸模型與EMD

2、模型,二者粘附力與彈性壓縮量關(guān)系曲線趨勢(shì)較為一致,證明了彈性粘著接觸有限元模型的可行性。將Au和Si兩種材料的彈塑性粘著接觸模型與KE模型進(jìn)行對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)有限元模型與KE模型的無(wú)量綱接觸半徑與無(wú)量綱壓縮量及無(wú)量綱接觸力與無(wú)量綱壓縮量曲線趨勢(shì)較為一致,證明了彈塑性粘著接觸有限元模型的可行性。對(duì)比分析了接觸球半徑分別為600nm和300nm時(shí)的無(wú)量綱接觸半徑與無(wú)量綱壓縮量及無(wú)量綱接觸力與無(wú)量綱壓縮量間的關(guān)系,表明:半徑較小的接觸球需要較小

3、的分離力,更不容易發(fā)生粘附。分析了塑性參數(shù)分別為0.1.839和2.9時(shí)的無(wú)量綱接觸半徑與無(wú)量綱壓縮量及無(wú)量綱接觸力與無(wú)量綱壓縮量間的關(guān)系,表明:塑性參數(shù)值越大,粘著接觸時(shí),更易由于塑性分離而發(fā)生材料轉(zhuǎn)移。
　　 再次,對(duì)目前常用的防粘附方法進(jìn)行了系統(tǒng)的歸納總結(jié)。釋放粘附通過(guò)CO2超臨界干燥方法和無(wú)水HF氣相刻蝕技術(shù)得到了很好的控制,工作粘附的控制可以通過(guò)防止微納機(jī)構(gòu)間物理接觸或減小粘附力來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著介紹了幾種微納米器件粘附后的