Характеризация Покрынных Систем Используя Совмещенное Испытание Nanohardness и Микроскопии Усилия Скеннирования От Аппаратур CSM

Покрытые Темы

Предпосылка

Результаты

Глубины гораздо Большле Чем Толщина Фильма

Изменения Твердости И Модуля

Заключения

Предпосылка

Работа на покрынных системах с Тестером Nanohardness (NHT) от Аппаратур CSM и интегрированной задачи Микроскопа Усилия (SFM) Скеннирования показала что влияния кучи-вверх имеют важные последствия для измерения механически свойств от кривых нагрузк-смещения nanoindentation. Это потому что высчитанная площадь контакта между индентером и образцом не учитывает никакое изменение должное к куче-вверх или раковин-в материале вокруг места вмятия.

Эта статья фокусирует на titanium тонком фильме толщины 200nm депозированном на 100] субстратов Si [. Вмятия были выполнены используя индентер (, котор 3-встали на сторону) Berkovich pyramidal на глубинах от 25 nm до 1225 nm, этот быть полным рядом измерения аппаратуры NHT для этого определенного образца.

Результаты

Титан депозированный плазмой в действительности более трудн чем субстрат Si, должный к высоким внутренним усилиям произведенным в результате низложения и фильма окиси (обычно TiO) который формирует немедленно на удалении образца от реактора. Изображения SFM (FIG. выставка 1) ясно поверхностные словотолкование и зернистая структура депозированного покрытия.

Для imaged вмятия сделанного с hmax = 50 nm, остаточный отпечаток чуть-чуть видимо и подобной величины как поверхностная шершавость (~ 20 nm). По Мере Того Как hmax увеличено, никакие ясные влияния кучи-вверх не заметны до тех пор пока субстрат не достигнется, предлагая что пластичная подача далеко более ограниченна чем подачиз более мягких покрытий (как алюминий или золото). Для глубин где hmax > 200 nm (толщина фильма), количество кучи-вверх увеличивает постепенно только им можно наблюдать что поверхностное словотолкование сложенного-вверх материала остает этим же как которое окружающ его. Это предложило бы что, вопреки к более мягким покрытиям куда материал очевидно нажат к сторонам индентера, материал проходил подъём должное к релаксации субстрата на разгржать.

Это более добавочно подтвержено вогнутыми краями отпечатков.

AZoNano - A к Z Нанотехнологии - изображения SFM отпечатков остатка для максимальных глубин (hmax) (a) 50 nm, (b) 175 nm, (c) 400 nm, и (d) 1225 nm. Образец titanium фильм (толщина = 200 nm) sputtered на 100] субстратов Si [.

Диаграмма 1.

Глубины гораздо Большле Чем Толщина Фильма

Для глубин гораздо большле чем толщина фильма (например, FIG. 1 (d)), относительное количество кучи-вверх значительно более мало потому что большая часть деформированного тома в субстрате Si. Развитие кучи-вверх с глубиной проникания представлено в FIG. 2, путем прокладка курса выбора крест-секционных профилей через imaged отпечатки. На глубинах более больших чем толщина фильма, переход между покрытием и субстрат ясно видимы, как эластичная релаксация субстрата Si который дает выпуклину в профиле на интерфейсе.

AZoNano - A к Z Нанотехнологии - Выбор крест-секционных профилей через imaged вмятия для глубин (hmax) от 50 до 1225 nm. Заметьте увеличивая влияние субстрата Si для глубин превышая толщину фильма Ti (200nm).

Диаграмма 2.

Изменения Твердости И Модуля

Изменения твердости и модуля прокладывать курс в FIG. 3 как функция максимальной глубины проникания, hmax, нормализованного по отношению к толщине фильма, tf. Для графика твердости, крутое уменшение наблюдается от значения причаливая 16 GPa на малых глубинах до приблизительно 11 GPa на интерфейсе покрыти-субстрата. Для значений hmax/tf > 1, твердость уменьшает более постепенно вниз к значению 9 GPa, этот быть твердостью субстрата. Большое рассеивание экспириментально пунктов на малых глубинах можно отнесло к влияниям поверхностной шершавости и меняя влияние поверхностного слоя окиси, который, для такого тонкого фильма, может хорошо расширить значительно расстояние в покрытие. Изменение в модуле пластичности, показанном в FIG. 3 (b), спускает от 270 GPa до 140 GPa, без ясной скачкообразности в результате интерфейса покрыти-субстрата. Такие результаты подтверждают применимость NHT к измерять механически свойства как функция глубины в точном и логически образе.

AZoNano - A к Z Нанотехнологии - Изменение твердости (a) и модуль пластичности (b) прокладывать курс как функция нормализованной глубины (hmax/tf) для titanium фильма sputtered на 100] субстратов Si [.

Диаграмма 3.

AZoNano - A к Z Нанотехнологии - Трехмерное представление изображения показанного в FIG. 1 (d). Заметьте размер кучи-вверх и словотолкование субстрата Si.

Диаграмма 4.

Заключения

Относительно общих покрынных систем, NHT доказывало что данные по смещения нагрузки самостоятельно не могл всегда определить истинные механизмы деформации происходя на интерфейсе подсказк-образца, и что воображение SFM остаточных отпечатков на различных глубинах неоцененные середины характеризовать деформационное поведение покрыти-субстрата.

В добавлении, NHT/SFM способно обеспечивать данные по нагрузк-смещения вместе с топографической информацией (т.е., поверхностной шершавостью, размером кучи-вверх/раковин-в влияниях, истинным полем зацепления, смещенным томом материала, формой подсказки индентера, Etc.) в быстром и эффективном образе.

Источник: Аппаратуры CSM

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Аппаратуры CSM

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

Last Update: 13. June 2013 12:54

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit