Nanohardness の結合されたテストを使用して上塗を施してあるシステムおよび CSM の器械からのスキャン力の顕微鏡検査の性格描写

カバーされるトピック

背景

結果

フィルム厚さより大きい深さ大いに

硬度および係数の変化

結論

背景

CSM の器械および統合されたスキャン力の顕微鏡の目的 (NHT)からの Nanohardness のテスターが付いている上塗を施してあるシステムの (SFM)作業は玉突き衝突の効果に nanoindentation のロード変位のカーブからの機械特性の測定のための重要な結果があることを示しました。 これは圧子とサンプル間の計算された接触域が刻み目のサイトのまわりで材料の流しで玉突き衝突にまたはよる変化を考慮に入れないのであります。

この記事は Si の [100 つの] 基板に沈殿する厚さ 200nm のチタニウムの薄膜に焦点を合わせます。 刻み目は 25 nm 1225 まで nm、このこの特定のサンプルのための NHT の器械の総測定の範囲であることからの深さの Berkovich の (3 味方される) 錐体圧子を使用して行われました。

結果

実際は血しょうによって沈殿させるチタニウムは沈殿およびリアクターからのサンプルの取り外しですぐに形作る酸化膜の結果として作り出される高い内部圧力による Si の基板より堅いです (通常 TiO)。 SFM の画像 (図 1) はっきりショー沈殿させたコーティングの表面の形態そして粒状組織。

hmax となされる視覚化された刻み目のために = 50 nm は、残りの押印やっと目に見え、同じような大きさ表面荒さ (~ 20 nm) としてです。 hmax が高められるので、明白な玉突き衝突の効果は基板が達されるまで顕著プラスチック流れがより柔らかいコーティングのそれよりはるかに制限されていることを提案する、ではないです (アルミニウムか金のような)。 hmax が > 200 nm (フィルム厚さ)、玉突き衝突の量次第に増加するが、深さのために積まれた材料の表面の形態がと変わらないことそれは観察することができまそれを囲みます。 これは、材料が圧子の側面に明らかに押されるより柔らかいコーティングに反対に、材料は荷を下すことの基板の弛緩による隆起を経たことを提案します。

これは押印の凹面の端によって更に確認されます。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - (a) 50 nm の最大深さ (hmax) のための残余の押印の SFM の画像、 (b) 175 nm、 (c) 400 nm、および (d) 1225 nm。 サンプルは Si の [100 つの] 基板に放出させるチタニウムのフィルム (厚さ = 200 nm) です。

図 1。

フィルム厚さより大きい深さ大いに

フィルム厚さ ((d) 例えば、図 1) より大きい深さのために大いに玉突き衝突の相対的な量は変形させたボリュームのすばらしい部分が Si の基板にあるのでかなりより小さいです。 浸透深さの玉突き衝突の改革は図 2 で視覚化された押印を通した横断面のプロフィールの選択の計画によって、表されます。 フィルム厚さより大きい深さでインターフェイスでプロフィールの膨らみを与える Si の基板の伸縮性がある弛緩があるように、コーティング間の転移および基板ははっきり目に見えます。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 50 1225 まで nm からの深さ (hmax) のための視覚化された刻み目を通した横断面のプロフィールの選択。 チタニウムのフィルム厚さ (200nm) を超過する深さのための Si の基板の増加する影響に注意して下さい。

図 2。

硬度および係数の変化

硬度および係数の変化は最大浸透深さ、フィルム厚さに関して正規化する hmax の機能として図 3 で tf 計画されます。 硬度のプロットのために、急な減少は浅深度の 16 GPa にからコーティング基板インターフェイスのおよそ 11 GPa への近づく値観察されます。 値のためにの hmax/tf は 9 GPa、この基板の硬度であることという値に > 1、硬度もっと次第に減ります。 浅深度の実験ポイントのより大きい分散は表面荒さの効果に帰因させることができ、非常に薄膜のためにコーティングに、重要な間隔を拡張するかもしれない表面の酸化物の層のさまざまな影響。 図 3 (b) で示されているコーティング基板インターフェイスの結果として明白な不連続無しで 270 GPa から 140 GPa に弾性率の変化は、降ります。 そのような結果は精密で、論理的な方法の深さの機能として機械特性の測定に NHT の適用の可能性を確認します。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z Si の [100 つの] 基板に放出させるチタニウムのフィルムのための正規化された深さ (hmax/tf) の機能として - は硬度 (a) そして弾性率 (b) の変化計画されます。

図 3。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 図 1 (d) で示されている画像の三次元表示。 玉突き衝突の範囲および Si の基板の形態に注意して下さい。

図 4。

結論

共通の上塗を施してあるシステムに関して、 NHT は単独でロード変位情報が先端サンプルインターフェイスに発生する本当の変形のメカニズムを定められない常にと、そしてさまざまな深さの残りの押印の SFM イメージ投射がコーティング基板の変形の動作を特徴付ける非常に貴重な方法であると証明しました。

さらに、 NHT/SFM は速く、効果的な方法の地勢情報 (、圧子の先端の形、等転置される) とともにロード変位データを提供することができます材料の接触の玉突き衝突の/効果流しのすなわち、表面荒さ、範囲、本当領域、ボリューム。

ソース: CSM の器械

このソースのより多くの情報のために CSM の器械を訪問して下さい

Date Added: Nov 30, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 12:42

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