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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明公开了多层薄膜材料技术领域的一种MEMS多层薄膜材料杨氏模量在线提取装置及方法，装置包括若干组悬臂梁结构，其中，第m组悬臂梁结构中的多层薄膜材料的层数为m，m＝1，2，···，n，n为待测多层薄膜材料的总层数；在每组悬臂梁结构中，包括固定在衬底材料同一表面上的锚区、驱动电极和接触电极，由多层薄膜材料形成的悬臂梁的一端固定于所述锚区，另一端位于所述接触电极的上方，驱动电极位于锚区和接触电极之间，且位于多层薄膜材料的下方。本发明通过合理设置电极的位置，避开吸合这种不稳定状态，设计的MEMS多层薄膜材料杨氏模量在线提取装置及方法具有操作简单，成本低，测量速度快，通用性强，可重复性高的优点。

主权项：1.一种MEMS多层薄膜材料杨氏模量在线提取方法，其特征在于，采用一种MEMS多层薄膜材料杨氏模量在线提取装置，所述装置包括：若干组悬臂梁结构，其中，第m组悬臂梁结构中的多层薄膜材料的层数为m，m=1，2，···，n，n为待测多层薄膜材料的总层数；在每组悬臂梁结构中，包括固定在衬底材料同一表面上的锚区、驱动电极和接触电极，由多层薄膜材料形成的悬臂梁的一端固定于所述锚区，另一端位于所述接触电极的上方，所述驱动电极位于所述锚区和所述接触电极之间，且位于多层薄膜材料的下方；所述方法，包括：将每组悬臂梁结构中的锚区分别接地；在每组悬臂梁结构中的驱动电极上分别施加扫描电压，当由多层薄膜材料形成的悬臂梁与接触电极发生接触时，记录此时施加在每组悬臂梁结构中的驱动电极上的电压值，记为：V1，V2，……，Vn；将记录的电压值，分别代入接触电压表达式，求解得到由多层薄膜材料形成的悬臂梁中各层薄膜的等效杨氏模量；其中，所述接触电压表达式为： （9）其中，g为悬臂梁与下电极之间的初始间距，a为驱动电极的宽度，b为悬臂梁的宽度，为空气介电常数，为第i层薄膜的等效杨氏模量，对于总层数为m的悬臂梁来说，i=1,2,3,…,m，Imi为总层数为m的悬臂梁的第i层薄膜截面对中性轴的惯性矩： （4）驱动电极与锚区之间的距离la满足： l a 3l7（8）其中，l表示由多层薄膜材料形成的悬臂梁的长度；在每组所述悬臂梁结构中，由多层薄膜材料形成的悬臂梁的长度、宽度均相等；驱动电极上设置有驱动金属电极，接触电极上设置有接触金属电极。

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