Silikon Nitrid-Dünnfilm-Beschichtungs-Oberflächen-Bruchfestigkeit Nachgeforscht Unter Verwendung des Nano-Auswirkungs-Prüfungs-Blocks Von CSM-Instrumenten

Themen Umfaßt

Hintergrund

Dünnfilme und Beschichtungen

Silikon Nitrid-Beschichtung

Hintergrund

Der Nano-Auswirkungsprüfungsblock ist ein neuer Zusatz zur CSM-Instrument-Nano-Härte-Prüfvorrichtung und hat sich für die Auswirkungsantwort von Materialien an den Schwachlasten ultra studieren entwickelt.

Das Prinzip ist einfach: ein Belastungsoszillationsschritt ist an einem vorher festgelegt Punkt während einer Pause in der Einrückung Belastung-aus dem Programm nehmen Schleife angewandt. Die Zahnwalzenspitze kann deshalb verwendet werden, um die Beispieloberfläche auf eine esteuerte Art auszuwirken und die Drehzahl der Auswirkung kann genau definiert werden.

Dünnfilme und Beschichtungen

Dünne Beschichtungen, die sich wiederholenden Drücken unterworfen werden, können häufig eher ausfallen als, wenn sie nur einem monocycle Druck unterworfen werden. Viele Dünnfilmanwendungen verlangen, dass die Beschichtung in der Lage ist, vielen Auswirkungen über der Lebenszeit der Einheit, dieses Sein zu widerstehen der besonderen Bedeutung in den kritischen Anwendungen wie Halbleitermikroschaltern und MEMS-Einheiten. Wiederholte Schlagbeanspruchungen in einem Dünnfilm führen zu Ermüdung des Materials sowie beträchtlichen des Knackens und der Ablösung.

Silikon Nitrid-Beschichtung

Das Material, das hier geprüft wird, ist eine Beschichtung des Silikon-Nitrids (Sünde) auf einer Edelstahlsubstratfläche, die kein Restimpressum nach einer quasistatic Standardeinrückung zu einer maximalen angewandten Belastung von Mangan 5 unter Verwendung einer Berkovich-Zahnwalze aufweist. Jedoch wenn ein Belastungsoszillationsschritt während einer Pause am Höchstlast hinzugefügt wird, kann die Beschichtung ermüdet werden und zu das beträchtliche Knacken wie in Feige 1. gezeigt führen.

In diesem Beispiel sind die Auswirkungen produziert worden, indem man einen Belastungsoszillationsschritt von Mangan 11,7 während der Pause am Höchstlast von Mangan 5 hinzufügte. Einige unabhängige Prüfungen wurden bei Zunahme der Zahlen von Schleifen durchgeführt der Auswirkungen (1, 3, 5, 7, 10, 15, 20 und 30). Das Restimpressum war abgebildet, nachdem jede Prüfung, zwecks die Länge der Brüche aufeinander zu beziehen, die von jeder Ecke des Berkovich-Eindruckes zur Anzahl von Auswirkungen ausströmen, durchführte. Von der angewandten Belastung und von der Einrückungsbruchgröße kann die Bruchhärte (Kc) berechnet werden.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Optische Mikrographen von Impressen in einer Sündenbeschichtung, welche die zunehmende Bruchlänge als Funktion der Zahl von Auswirkungen zeigt

Abbildung 1. Optische Mikrographen von den Impressen in einer Sündenbeschichtung, welche die zunehmende Bruchlänge als Funktion der Zahl von Auswirkungen zeigt.

Die instrumentierte Einrückungstechnik, die durch die Nano-Härte-Prüfvorrichtung verwendet wird, stellt die Eindringtiefe der Zahnwalze als Funktion der angewandten Belastung über den gesamten Be- und Entladungs-Teilen der Prüfung grafisch dar. Fig. 2 zeigt die Belastung und die Eindringtiefe, die als Funktion der Zeit für 7 Auswirkungen an einer maximalen pausierten Belastung von Mangan 5 grafisch dargestellt werden. Die Zunahme der Eindringtiefe mit jeder nachfolgenden Auswirkung ist offenbar sichtbar. Die angewandte Belastungsspur (punktierte Zeile) bestätigt, dass die angewandte Schlagbeanspruchung stetig bei Mangan 11,7 über jeder Schleife aufrechterhalten worden ist.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Belastung und Eindringtiefe gegen Zeit für eine Einrückung prüfen mit 7 Auswirkungen

Abbildung 2. Belastung und Eindringtiefe gegen Zeit für eine Einrückung prüfen mit 7 Auswirkungen.

Fig. 3 fasst die mittleren Bruchlängen (wie durch optische Mikroskopie gemessen) grafisch dargestellt als Funktion der Anzahl von Auswirkungen zusammen. Ein kann sehen, dass die Eindringtiefe drastisch während der ersten Auswirkung erhöht (von 625nm an 5mN zu 1115nm nach der ersten Auswirkung).

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Bruchlänge und -Eindringtiefe gegen Zahl von Auswirkungen

Abbildung 3. Bruchlänge und -Eindringtiefe gegen Zahl von Auswirkungen

Nachfolgende mikroskopische Beobachtung zeigt das Restimpressum der Berkovich-Spitze im Material, aber die Bruchlängen scheinen gegenwärtig im Experiment sehr klein. Weitere Auswirkungen veranlassen dann die Bruchlängen, beträchtlich zu erhöhen, während die entsprechende Eindringtiefezunahme weniger beträchtlich ist. Schließlich wenn die Berkovich-Spitze die Substratfläche (nach 20 Auswirkungen in diesem Beispiel) erreicht, scheinen die Bruchlänge und die Eindringtiefe beide, eine Hochebene zu erreichen, die verhältnismäßig flach ist.

Quelle: CSM-Instrumente

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte CSM-Instrumente

Date Added: Dec 6, 2006 | Updated: Dec 2, 2014

Last Update: 9. December 2014 19:45

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