本發(fā)明涉及納米，尤其涉及一種基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法。

背景技術(shù)：

1、不管是薄膜的基礎(chǔ)性質(zhì)還是應(yīng)用研究，薄膜的厚度測量往往都是必要的。傳統(tǒng)上，單層薄膜的厚度測定主要依賴測厚儀，以及以光束衍射干涉為基礎(chǔ)的光學(xué)儀器。測厚儀等傳統(tǒng)的測試手段往往只適用于微米及以上的薄膜厚度。光學(xué)設(shè)備也受制于單光子的波長，測定薄膜厚度的極限在百納米尺度。而當(dāng)薄膜厚度小于幾十納米甚至降到十納米以下時，現(xiàn)有薄膜厚度測試方案測得的厚度值往往存在顯著的誤差。另外，隨著柔性電子的發(fā)展。柔性電子器件的構(gòu)筑往往需要復(fù)合多層不同種類的薄膜。在這些復(fù)雜體系之中，任意單層薄膜的厚度都可能影響到整個器件的性質(zhì)以及性能。所以，任意單層膜的厚度測定同樣重要。由于在復(fù)雜多層膜體系，任意單層薄膜的分離有一定困難。所以傳統(tǒng)的厚度測定方案往往并不適用于此類體系?；谏鲜霰∧ず穸葴y定的現(xiàn)實(shí)困難，提出測定多層膜復(fù)雜體系薄膜厚度的全方案是非常必要的。

2、現(xiàn)有的薄膜厚度測定技術(shù)主要包括傳統(tǒng)的測厚儀直接測定、以光束衍射干涉為基礎(chǔ)的光學(xué)儀器等手段?，F(xiàn)有辦法主要存在以下幾點(diǎn)不足之處。

3、1.測厚儀等傳統(tǒng)的測試手段往往只適用于測定微米及以上厚度的薄膜。

4、2.光學(xué)設(shè)備也受制于單光子的波長，可有效測定薄膜厚度極限在百納米尺度。而當(dāng)薄膜厚度小于幾十納米甚至降到十納米以下時，現(xiàn)有測試方案的測試結(jié)果往往存在顯著的誤差。

5、3.現(xiàn)有的測試手段并不適用于測定多層薄膜復(fù)雜體系的任意薄膜厚度。

6、軟硬雙層膜體系在拉伸或者擠壓下，表面會出現(xiàn)以正弦結(jié)構(gòu)為代表的屈曲陣列。這類周期化屈曲結(jié)構(gòu)的本征周期與硬質(zhì)薄膜的厚度成正比關(guān)系。納米尺度硬質(zhì)薄膜形成的屈曲結(jié)構(gòu)本征周期一般可達(dá)微米量級，同時屈曲結(jié)構(gòu)是周期化的，它們擁有相同的本征周期，多個屈曲結(jié)構(gòu)的本征周期之和將達(dá)幾十甚至幾百微米的量級，這個尺度的長度是容易測定的。基于此，本專利提出通過測定軟硬雙層膜體系在擠壓下形成的屈曲結(jié)構(gòu)的本征周期，進(jìn)而反推出硬質(zhì)納米薄膜厚度的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對背景技術(shù)中所涉及到的缺陷，提供一種基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法,適用于特殊場景的薄膜厚度測定，能夠有效、準(zhǔn)確的測定幾納米到幾微米的薄膜厚度。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

3、基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法，包含以下步驟：

4、步驟1)，將待測的納米膜轉(zhuǎn)移到軟性薄膜上，形成雙層膜體系，所述軟性薄膜的彈性模量小于待測納米膜的彈性模量；

5、步驟2)，拉伸雙層膜體系，制造出周期化的屈曲結(jié)構(gòu)；

6、步驟3)，測量并計算出屈曲結(jié)構(gòu)的本征周期λ0；

7、步驟4)，根據(jù)以下公式直接計算出納米膜的厚度：

8、

9、式中，es、μs分別是軟性薄膜的彈性模量、泊松比；em、μm分別是硬質(zhì)納米膜的彈性模量、泊松比；tm為納米膜的厚度。

10、作為本發(fā)明基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述步驟3)的詳細(xì)步驟如下：

11、步驟3.1)，在屈曲結(jié)構(gòu)選擇區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，并記錄屈曲結(jié)構(gòu)的數(shù)目；

12、步驟3.2)，放松雙層膜體系，使其平整，測定標(biāo)記區(qū)域的長度，將標(biāo)記區(qū)域的長度除以屈曲結(jié)構(gòu)的數(shù)目，得到屈曲結(jié)構(gòu)的本征周期λ0。

13、作為本發(fā)明基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述步驟3.1)中采用電子束輻照的方式進(jìn)行標(biāo)記。

14、作為本發(fā)明基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述軟性薄膜的厚度在50到100微米之間。

15、作為本發(fā)明基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述軟性薄膜采用聚二甲基硅氧烷薄膜。

16、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

17、1.將納米尺度的薄膜厚度測定轉(zhuǎn)化為了微米甚至幾十幾百微米尺度的屈曲結(jié)構(gòu)本征周期測定，顯著減低了測試難度，自然提高了測試精度；

18、2.能夠準(zhǔn)確測定納米尺度薄膜厚度；

19、3.能夠使用于多層膜復(fù)雜體系的薄膜厚度測定。

技術(shù)特征：

1.基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法，其特征在于，包含以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法，其特征在于，所述步驟3)的詳細(xì)步驟如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法，其特征在于，所述步驟3.1)中采用電子束輻照的方式進(jìn)行標(biāo)記。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法，其特征在于，所述軟性薄膜的厚度在50到100微米之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法，其特征在于，所述軟性薄膜采用聚二甲基硅氧烷薄膜。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于雙層膜屈曲結(jié)構(gòu)的納米膜厚度測定方法，首先將待測的納米膜轉(zhuǎn)移到軟性薄膜上，形成雙層膜體系，所述軟性薄膜的彈性模量小于待測納米膜的彈性模量；然后拉伸雙層膜體系，制造出周期化的屈曲結(jié)構(gòu)；接著測量并計算出屈曲結(jié)構(gòu)的本征周期λ<subgt;0</subgt;；最后根據(jù)以下公式直接計算出納米膜的厚度。本發(fā)明顯著減低了納米膜厚度測定的難度，自然提高了測試精度，能夠準(zhǔn)確測定納米尺度薄膜厚度，且能夠使用于多層膜復(fù)雜體系的薄膜厚度測定。

技術(shù)研發(fā)人員：孟彥成,何慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9