王　巍，　苏　亮，　郑学军，3*

(1.上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093；2.湘潭大学 机械工程学院，湖南 湘潭 411105；3.上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093)



有限元法结合压痕法估算BNKT薄膜的压电应力常数*

王巍1，苏亮2，郑学军2，3*

(1.上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093；2.湘潭大学 机械工程学院，湖南 湘潭 411105；3.上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093)

考虑基底效应的影响，将压电应变系数与压电应力常数的关系式作为补充方程，通过有限元法结合纳米压痕法估算了横观各向同性0.85Na0.5Bi0.5TiO3-0.15K0.5Bi0.5TiO3(BNKT)薄膜的压电应力常数.在正向分析中，通过无量纲分析和有限元模拟，得到最大压痕荷载、加载曲线指数与BNKT薄膜压电应力常数之间的无量纲方程.在反向分析中，利用纳米压痕实验得到沉积在硅基底上BNKT薄膜的压痕曲线，将实验数曲线中的最大压痕荷载和加载曲线指数代入正向分析建立的无量纲方程，联立补充方程进行求解，得到多组不同误差下的解，取误差最小时相应的解e15= 0.28 C/m2, e31= 7.72 C/m2, e33=18.26 C/m2为BNKT薄膜的压电应力常数.

纳米压痕；压电应力常数；有限元法；横观各向同性压电薄膜

压电薄膜是一种用人工方法合成的，通常以沉积在基底上的形式存在，其厚度在纳米至微米量级.压电薄膜材料作为一种功能材料，具有优异的力电耦合性能，广泛应用于微电机系统中的制动器、传感器和位移器等电子元器件，还应用于微机装配、自动控制、精密仪器等领域[1,2].由于压电薄膜的广泛应用，正确表征压电薄……