【摘 要】
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针对高温环境下在蓝宝石衬底上生长完毕的氮化镓薄膜冷却下来时，常常会在热错配应力的驱动下破裂和膜基体系可能发生翘曲的问题，以及为了探寻合适的剥离方法使得氮化镓薄膜可以
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针对高温环境下在蓝宝石衬底上生长完毕的氮化镓薄膜冷却下来时，常常会在热错配应力的驱动下破裂和膜基体系可能发生翘曲的问题，以及为了探寻合适的剥离方法使得氮化镓薄膜可以在热错配应力下完整地与蓝宝石基底分离而不是与基底一起破裂，本文采用通用有限元软件ANSYS对氮化镓/蓝宝石膜基结构在热错配应力驱动下所发生的开裂及翘曲进行了探讨分析。具体完成的工作如下：
1)应用ANSYS中提供的节点分离方法，通过参数化设计，计算了裂纹板中裂纹尖端的应力强度因子和能量释放率等断裂参数，并在此基础上模拟了Ⅰ型裂纹准静态稳定扩展时的开裂过程，对Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹开裂时的扩展方向及大致的扩展路径进行了预测；之后，用数值模拟方法模拟分析了氮化镓/蓝宝石膜基体过渡层中的平行界面裂纹在热错配应力驱动下的扩展串联情况，其结果为膜基分离设计提供了一定的依据。
2)基于ANSYS有限元分析探讨了如何降低氮化镓/蓝宝石膜基体翘曲度的方法和途径，从中总结出了基底等腰三角形开环域填充替代材料和基底自由面镀膜等两种实施方案。并且，针对钨、氮化硅和硅三种材料对两种方案分别进行了模拟优化。针对镀膜方案在线弹性力学的框架下进行了理论分析，且理论分析结果与模拟结果在翘曲度较小时符合得很好。
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