摘要：集成压电叠堆和柔性铰链设计一种微纳米压痕测试装置，分析测试装置的原理、组成和工作过程。该装置在压入方向t可实现0．05-30μm范围内线性位移输出，在无隔振和未做恒温处理的试验环境，位移传感器示数波动小于10nnl。提出一种新的机架柔度测试方法，利用该方法得到测试装置的机架柔度值为4．8nm／mN。熔融石英材料压痕试验结果验证测试装置和机架柔度获取方法的可行性。对测试装置进行校准，利用校准后的测试装置对单晶硅片000）晶面进行压痕试验，对应于最大压入载荷49．60mN，当压入载荷卸载至18mN时压痕曲线出现典型的pop-out现象，说明测试装置对于材料结构的细微变化具有较高的分析能力。根据Oliver-Pharr相关理论，计算得到单晶硅片（100）晶面在最大压入载荷为49．60mN时的硬度为16．29GPa，弹性模量为181．63GPa。

关键词：微纳米压痕 压电驱动 机架柔度 闭环控制 单晶硅 

单位：吉林大学机械科学与工程学院 长春130025