Characterisationen Av Täckte System genom Att Använda Kombinerad Nanohardness Testa och Avläsande StyrkaMicroscopy Från CSM Instrumenterar

Täckte Ämnen

Bakgrund

Resultat

Filmar Mycket mer Stor Djup Än Tjocklek

Variationer Av Hårdhet Och Modulusen

Avslutningar

Bakgrund

Arbete på täckte system med den Nanohardness Testeren (NHT) från CSM Instrumenterar, och det inbyggda mål för ScanningStyrka (SFM)Mikroskopet har visat att verkställer av hög-upp har viktiga följder för mätningen av mekanisk rekvisita från nanoindentationladda-förskjutning buktar. Detta är därför att det beräknade kontaktområdet mellan indenteren och tar prov tar inte in i konto någon hög-upp för variation tack vare eller sjunka-i av materiellt runt om inryckningsplatsen.

Denna artikel fokuserar på ett titanium tunt filmar av tjocklek 200nm som sättas in på en 100] substrate för Si [. Inryckningar har utförts genom att använda (tre-sid) Berkovich en pyramidal indenter på djup från 25 nm upp till 1225 nm, detta vara den sammanlagda mätningen spänner av NHTEN instrumenterar för denna detalj tar prov.

Resultat

Den plasma satte in titaniumen är i det mer hårda faktumet, än Si-substraten, tack vare de inre spänningarna för kicken som produceras som ett resultat av avlagring, och oxiden filmar (vanligt TiO2) som bildar omgående på borttagning av ta prov från reaktorn. SFMEN avbildar (Fig. 1) klart show ytbehandlamorfologin, och korn strukturerar av deponerat täcka.

För den avbildade inryckningen som göras med hmax = är är 50 nm, den resterande imprinten, knappt synliga och av en liknande storlek som ytbehandlaroughnessen (~ 20 nm). Som hmax ökas, verkställer ingen påtaglig hög-upp är märkbar, tills substraten nes som föreslår att plast- flöde är långt mer inskränkt än det av mer mjuk beläggningar (liksom aluminium eller guld-). För djup var hmax > 200 nm (filmatjockleken), beloppet av hög-uppförhöjningar gradvist men det kan observeras att ytbehandlamorfologin av det travde-upp materiellt återstår samma som det som omger den. Skulle Detta föreslår att, tvärtemot mer mjuk beläggningar, var materiellt, skjuts självfallet till sidorna av indenteren, det materiellt har genomgått substrateavkoppling för uplift tack vare på avlastning.

Detta bekräftas vidare av göra konkav kantar av imprintsna.

AZoNano - Aet till Z av Nanotechnology - SFM avbildar av resterande imprints för maximum djup (hmax) av (a) 50 nm, (b) 175 nm, (c) 400 nm, och (D) 1225 nm. Ta prov är en titanium filmar (tjocklek = 200 nm) fräst på en 100] substrate för Si [.

Figurera 1. SFM avbildar av resterande imprints för maximum djup (hmax) av (a) 50 nm, (b) 175 nm, (c) 400 nm, och (D) 1225 nm. Ta prov är en titanium filmar (tjocklek = 200 nm) fräst på en 100] substrate för Si [.

Filmar Mycket mer Stor Djup Än Tjocklek

För djup som mycket är mer stor än filmatjockleken (e.g., Fig. 1 (D)), är släktingbeloppet av hög-upp markant mindre, därför att ett mer stor portionr av den deformerade volymen är i Si-substraten. Evolutionen av högen-upp med genomträngningsdjup föreställs i Fig. 2, genom att konspirera ett val av arg-sektions-, profilerar till och med avbildade imprints. På djup som är mer stor än filmatjockleken, är övergången mellan täcka och substraten, klart synliga, som är resåravkopplingen av Si-substraten som ger en buckla i profilera på ha kontakt.

AZoNano - Aet till Z av Nanotechnology - Ett val av arg-sektions- profilerar till och med avbildade inryckningar för djup (hmax) från 50 upp till 1225 nm. Notera den ökande påverkan av Si-substraten för djup som överskrider Tien, filmar tjocklek (200nm).

Figurera 2. Ett val av arg-sektions- profilerar till och med avbildade inryckningar för djup (hmax) från 50 upp till 1225 nm. Notera den ökande påverkan av Si-substraten för djup som överskrider Tien, filmar tjocklek (200nm).

Variationer Av Hårdhet Och Modulusen

Variationerna av hårdhet och modulusen konspireras i Fig. 3 som en fungera av maximat genomträngningsdjup, hmax som normaliseras med hänsyn till filmatjockleken, tf. För hårdhettäppan observeras en brant minskning från en värdera som att närma sig 16 GPa på grunda djup till ungefärligt 11 som GPa på täcka-substraten har kontakt. För värderar av hmax/tf > 1, hårdhetminskningarna besegrar mer gradvis till en värdera av 9 GPa, detta vara hårdheten av substraten. Den mer stora spridningen av experimentellt pekar på grunda djup kan tillskrivas för att ytbehandla roughness verkställer, och den varierande påverkan av ytbehandlaoxidlagrar, som, för ett sådan tunt filmar, kan välla fram fördjupa ett viktigt distanserar in i täcka. Variationen i resårmodulusen som visas i Fig. 3 (b), stiger ned från 270 GPa till 140 GPa, med inget påtagligt avbrott som ett resultat av täcka-substraten har kontakt. Sådan resultat bekräftar användbarheten av NHTEN till att mäta mekanisk rekvisita som en fungera av djup i en precisera och ett logiskt sätt.

AZoNano - Aet till Z av Nanotechnology - Variationen av hårdhet (a) och resårmodulus (b) konspireras, som en fungera av normaliserat djup (hmax/tf) för en titanium filmar fräst på en 100] substrate för Si [.

Figurera 3. Variationen av hårdhet (a) och resårmodulus (b) konspireras, som en fungera av normaliserat djup (hmax/tf) för en titanium filmar fräst på en 100] substrate för Si [.

AZoNano - Aet till Z av Nanotechnology - Tredimensionell framställning av avbilda som visas i Fig. 1 (D). Notera graden av högen-upp och morfologin av Si-substraten.

Figurera 4. Tredimensionell framställning av avbilda som visas i Fig. 1 (D). Notera graden av högen-upp och morfologin av Si-substraten.

Avslutningar

Angående allmänning har täckte system, NHTEN bevisat laddar att som, är information om förskjutning bara inte alltid kompetent att bestämma den riktiga deformeringmekanismen som uppstår på spets-ta prov, har kontakt, och som att avbilda för SFM av de resterande imprintsna på olika djup är ovärderligt hjälpmedel av att karakterisera täcka-substrate deformeringuppförande.

I tillägg är NHTEN/SFM kapabel av att ge ladda-förskjutning data samman med topografisk information (, ytbehandla dvs. roughness, grad av högen-upp/sjunka-i verkställer, riktigt område av kontakten, volym av materiellt förflyttat, indenterspets formar, Etc.), i en fasta och ett effektivt sätt.

Källa: CSM Instrumenterar

För mer information på denna källa behaga besök CSM Instrumenterar

Date Added: Nov 30, 2006 | Updated: Dec 2, 2014

Last Update: 9. December 2014 20:02

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit