Bekerja pada sistem dilapisi dengan Tester Nanohardness (NHT) dari Instrumen CSM dan terintegrasi Scanning Force Microscope (MHL) Tujuan telah menunjukkan bahwa efek dari tumpukan-up memiliki konsekuensi penting bagi pengukuran sifat mekanik dari nanoindentation beban-perpindahan kurva. Hal ini karena bidang kontak dihitung antara indentor dan sampel tidak memperhitungkan setiap variasi yang disebabkan oleh tumpukan-up atau tenggelam-in dari materi sekitar lokasi lekukan. Artikel ini berfokus pada film tipis titanium 200nm ketebalan disimpan ke sebuah substrat [100] Si. Lekukan telah dilakukan dengan menggunakan Berkovich (tiga-sisi) indentor piramidal pada kedalaman dari 25 nm hingga 1225 nm, ini menjadi rentang pengukuran total instrumen NHT untuk sampel tertentu. Hasil Plasma disimpan titanium pada kenyataannya lebih sulit daripada substrat Si, karena tekanan internal yang tinggi diproduksi sebagai hasil dari deposisi dan film oksida (biasanya TiO 2) yang membentuk segera penghapusan sampel dari reaktor. Gambar PHL (Gambar 1) dengan jelas menunjukkan morfologi permukaan dan struktur butir dari lapisan diendapkan. Untuk lekukan dicitrakan dibuat dengan hmax = 50 nm, jejak sisa dan nyaris tak terlihat dari besarnya sama seperti kekasaran permukaan (~ 20 nm). Seperti hmax meningkat, tidak ada tumpukan-up jelas efek terlihat sampai substrat tercapai, menunjukkan bahwa aliran plastis jauh lebih terbatas daripada yang dari lapisan lembut (seperti aluminium atau emas). Untuk kedalaman mana hmax> 200 nm (ketebalan film), jumlah tumpukan-up meningkat secara bertahap namun dapat diamati bahwa morfologi permukaan bahan bertumpuk-up tetap sama seperti yang di sekitarnya. Ini akan menunjukkan bahwa, bertentangan dengan lapisan lembut di mana bahan jelas didorong ke sisi indentor, bahan telah mengalami pengangkatan akibat relaksasi substrat bongkar. Hal ini lebih ditegaskan oleh tepi cekung jejak. ![A sampai Z Nanoteknologi - - PHL gambar cetakan sisa untuk kedalaman maksimum (hmax) (a) 50 nm, (b) 175 nm, (c) 400 nm, dan (d) 1.225 nm. AZoNano Sampel adalah sebuah film titanium (ketebalan = 200 nm) terbatuk-batuk ke sebuah substrat [100] Si.](/work/tEOqB2G892jRw248U26S_files/image002.jpg) Gambar 1. Gambar SFM terbitan sisa untuk kedalaman maksimum (hmax) (a) 50 nm, (b) 175 nm, (c) 400 nm, dan (d) 1.225 nm. Sampel adalah sebuah film titanium (ketebalan = 200 nm) terbatuk-batuk ke sebuah substrat [100] Si. Banyak Greater Than Ketebalan Film kedalaman Untuk kedalaman jauh lebih besar dari ketebalan film (misalnya, Gambar 1 (d).), Jumlah relatif dari tumpukan-up secara signifikan lebih kecil karena porsi yang lebih besar dari volume cacat dalam substrat Si. Evolusi tumpukan-up dengan kedalaman penetrasi diwakili dalam Gambar. 2, dengan merencanakan pilihan cross-sectional profil melalui jejak dicitrakan. Pada kedalaman lebih besar dari ketebalan film, transisi antara lapisan dan substrat jelas terlihat, seperti relaksasi elastis dari substrat Si yang memberikan tonjolan dalam profil di antarmuka.  Gambar 2. Sebuah pilihan penampang profil melalui lekukan dicitrakan untuk kedalaman (hmax) dari 50 sampai dengan 1225 nm. Perhatikan meningkatnya pengaruh substrat Si untuk kedalaman melebihi ketebalan Ti film (200nm). Variasi Dari Kekerasan Dan Modulus Variasi kekerasan dan modulus diplot pada Gambar. 3 sebagai fungsi dari kedalaman penetrasi maksimal, hmax, dinormalkan sehubungan dengan ketebalan film, tf. Untuk plot kekerasan, penurunan curam yang diamati dari nilai mendekati 16 GPa pada kedalaman dangkal sekitar 11 GPa pada antarmuka lapisan-substrat. Untuk nilai-nilai hmax / tf> 1, kekerasan menurun secara bertahap turun ke nilai 9 GPa, ini menjadi kekerasan substrat. Dispersi yang lebih besar dari poin eksperimental pada kedalaman dangkal dapat dikaitkan dengan efek kekasaran permukaan dan pengaruh berbagai lapisan oksida permukaan, yang, untuk suatu film tipis, juga dapat memperpanjang jarak yang signifikan ke dalam lapisan. Variasi dalam modulus elastisitas, yang ditunjukkan pada Gambar. 3 (b), turun dari 270 menjadi 140 GPa GPa, dengan tidak ada diskontinuitas nyata sebagai akibat dari antarmuka lapisan-substrat. Mengkonfirmasi hasil seperti penerapan NHT untuk mengukur sifat mekanik sebagai fungsi dari kedalaman dalam cara yang tepat dan logis. ![AZoNano - A sampai Z Nanoteknologi - Variasi kekerasan (a) dan modulus elastis (b) diplot sebagai fungsi kedalaman normal (hmax / tf) untuk sebuah film titanium tergagap ke Si [100] substrat.](/work/tEOqB2G892jRw248U26S_files/image004.gif) Gambar 3. Variasi kekerasan (a) dan modulus elastis (b) diplot sebagai fungsi kedalaman normal (hmax / tf) untuk sebuah film titanium tergagap ke sebuah substrat [100] Si.  Gambar 4. Tiga dimensi representasi dari gambar yang ditampilkan pada Gambar. 1 (d). Perhatikan tingkat tumpukan-up dan morfologi dari substrat Si. Kesimpulan Mengenai sistem dilapisi umum, NHT telah membuktikan bahwa perpindahan beban informasi saja tidak selalu dapat menentukan mekanisme deformasi yang benar terjadi pada antarmuka ujung-sampel, dan bahwa pencitraan SFM dari jejak sisa pada berbagai kedalaman merupakan sarana yang sangat berharga dari lapisan karakteristik -substrat deformasi perilaku. Selain itu, NHT / SFM mampu memberikan beban-perpindahan data bersama-sama dengan informasi topografi (yaitu, kekasaran permukaan, tingkat efek pile-up/sink-in, daerah sebenarnya dari kontak, volume material yang dipindahkan, bentuk ujung indentor, dll) secara cepat dan efisien. |