Page 65 - 《真空与低温》2025年第4期

480 真空与低温 第 31 卷 第 4 期

L 是弯曲应力超过强度极限，薄膜出现微裂纹，导致
R = √ （1）
2 2
dL π h 方阻增大 [13-14] 。内弯曲的方阻变化临界半径值大
2π − s
L 12L 2 于外弯曲，镀膜试样没有初始应力弯曲现象，说明
L dL/L和 分别为样品初始长度、外加应
式中： 、
h s
薄膜在内弯曲模式下更易发生破坏。随着弯曲半
变和薄膜厚度。
径的减小，内弯曲和外弯曲状态下薄膜方阻的变化

1.3 测试方法
趋势相同。在弯曲半径为 3 mm 时，内弯曲模式下，
（1）方阻测试
方阻最大为 410 mΩ，相对变化率为 5.1%；外弯曲
利用 RTS-8 型四探针测试仪对薄膜变形前后
模式下，方阻最大为 419 mΩ，相对变化率为 7.4%；
的方阻进行了测试，为了保证四探针测试仪对薄膜
内、外弯曲半径从 9 mm 减小到 3 mm，薄膜方阻相
方阻测试的一致性，采用样品大小统一为：15 mm×
对变化率在 8% 以内。
15 mm，测试结果均为多样品测量的平均值。
（2）表面形貌测试 8
7 外弯曲
使用 SEM3200 型扫描电子显微镜观察薄膜弯 内弯曲
6
曲测试后的微观结构。
5
（ΔR/R 0 ）/% 4
2 实验结果与讨论
柔性薄膜在使用过程中，会受到机械载荷的作 3
用，若薄膜的微观结构在载荷的作用下发生破坏， 2
就会导致载流子迁移通道受到影响，宏观上就表现 1
[10]
为薄膜方阻的变化 。 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10
实验中的弯曲可分为外弯曲和内弯曲。外弯 弯曲半径/mm
曲即薄膜相对于 PET 衬底处于弯曲径向的外侧， 图 3 薄膜方阻相对变化率与内、外弯曲半径的关系
效果为薄膜微元的间距增大，会导致薄膜的微观断 Fig. 3 The relationship between the relative change in sheet
裂；内弯曲即薄膜相对于 PET 衬底处于弯曲径向 resistance of thin films and the inner and outer bending radius

的内侧，效果为薄膜微元的间距减小，会导致薄膜
2.2 薄膜表面形貌变化
[10]
的微观褶皱 。通过测量薄膜弯曲前后的方阻相
图 4 展示了 Cu/ITO/PET 薄膜的 SEM 图像，从
对变化量∆R=（R−R 0 ）/R 0 （R 为测试后方阻值，R 0 为
图中可以看出，薄膜表面形貌较为平整，无明显裂
方阻初始值）表征弯曲对薄膜导电性能的影响。考
纹或孔洞。图 5 显示了弯曲半径为 3 mm 时，薄膜
虑到多次弯曲的累积效应，选定了单次弯折时未对
在内、外弯曲测试后，使用扫描电子显微镜测得的
薄膜产生影响的弯曲半径进行了弯曲耐久性测试。
薄膜表面图像。

2.1 单次弯曲对薄膜方阻的影响

四探针测试仪测量结果显示，Cu/ITO/PET 薄
膜的方块电阻（简称方阻）弯曲前为 390 mΩ，可为
后续弯曲实验中薄膜电学性能的变化分析提供基
准。为了研究弯曲载荷对 Cu/ITO/PET 柔性薄膜电
学性能的影响，分别在外弯曲和内弯曲模式下测试
了薄膜弯曲前后的方阻变化。 5 μm
图 3 显示了薄膜方阻相对变化量与弯曲半径
的关系。由图 3 可知，在外弯曲模式下，当弯曲半 图 4 SEM 测得的 Cu/ITO/PET 薄膜表面形貌图
径从 9 mm 下降到 6 mm 时，薄膜的方阻基本不变， Fig. 4 Surface morphology of Cu/ITO/PET thin film
当弯曲半径减小到 5 mm 及以下时，薄膜方阻逐渐 measured by SEM
增大；在内弯曲模式下，当弯曲半径从 9 mm 下降 由图 5（a）和图 4 对比可知，薄膜在内弯曲模式
到 7 mm 时，薄膜的方阻基本不变，当弯曲半径减 下由于压应力的作用产生了细微的裂纹以及凸起。
小到 6 mm 及以下时，薄膜方阻开始逐渐增大。这 由图 5（b）和图 3 对比可知，薄膜在外弯曲模式下