Résistance de Fracture de Surface de Couche de Film Mince de Nitrure de Silicium Vérifiée Utilisant le Module Nano de Test d'Incidence des Instruments de CSM

Sujets Couverts

Mouvement Propre

Films Minces et Couches

Couche de Nitrure de Silicium

Mouvement Propre

Le module Nano de test d'Incidence est un ajout récent à l'Appareil De Contrôle Nano de Dureté d'Instruments de CSM et a été développé pour étudier la réaction d'incidence des matériaux aux charges très réduites.

Le principe est simple : une phase de vibration de charge est appliquée à une remarque de prédéfinis pendant une pause dans l'indentation charge-déchargent le cycle. L'extrémité de pénétrateur peut pour cette raison être employée pour influencer la surface témoin d'une voie réglée et la vitesse de l'incidence peut être exactement définie.

Films Minces et Couches

Les couches Minces qui sont soumises aux stress répétitifs peuvent souvent défaillir plus tôt qu'une fois seulement soumises à un stress de monocycle. Beaucoup d'applications de film mince exigent que la couche puisse supporter beaucoup d'incidences au-dessus de la vie du dispositif, cet être d'importance particulière dans des applications critiques telles que des microcontacts de semi-conducteur et des dispositifs de MEMS. Les stress Répétés d'incidence dans un film mince mèneront à la fatigue du matériau ainsi que fêler significatif et le décollement.

Couche de Nitrure de Silicium

Le matériau testé ici est une couche de Nitrure de Silicium (Péché) sur un substrat d'Acier Inoxydable Qui ne montre aucune empreinte résiduelle après une indentation quasistatique normale à une charge appliquée maximum du manganèse 5 utilisant un pénétrateur de Berkovich. Cependant, si une phase de vibration de charge est ajoutée pendant une pause à la charge maximum, la couche peut être fatiguée, menant à fêler significatif suivant les indications de la Figue 1.

Dans cet exemple, les incidences ont été produites en ajoutant une phase de vibration de charge du manganèse 11,7 pendant la pause à la charge maximum du manganèse 5. Plusieurs essais indépendants ont été réalisés avec l'augmentation des numéros des cycles des incidences (1, 3, 5, 7, 10, 15, 20, et 30). L'empreinte résiduelle était imagée après que chaque test afin de marquer la longueur des fissures émanant de chaque coin de l'impression de Berkovich au nombre d'incidences ait exécuté. De la charge appliquée et de la taille de fêlure d'indentation, la dureté de fracture (Kc) peut être prévue.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - micrographes Optiques des empreintes dans une couche de Péché affichant la longueur croissante de fêlure en fonction du numéro des incidences

Le Schéma 1. micrographes Optiques des empreintes dans une couche de Péché affichant la longueur croissante de fêlure en fonction du numéro des incidences.

La technique équipée d'indentation employée par l'Appareil De Contrôle Nano de Dureté trace la profondeur de pénétration du pénétrateur en fonction de la charge appliquée au-dessus des parties de chargement et de déchargement entières du test. Fig. 2 affiche la charge et la profondeur de pénétration tracées en fonction de l'heure pour 7 incidences à une charge faite une pause maximum du manganèse 5. L'augmentation de la profondeur de pénétration avec chaque incidence ultérieure est de manière dégagée visible. La trace appliquée de charge (trait pointillé) confirme que la charge d'incidence appliquée a été régulière mis à jour au manganèse 11,7 au-dessus de chaque cycle.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Charge et profondeur de pénétration contre l'heure pour une indentation testent avec 7 incidences

Le Schéma 2. Charge et profondeur de pénétration contre l'heure pour une indentation testent avec 7 incidences.

Fig. 3 récapitule les longueurs médianes de fêlure (comme mesuré par microscopie optique) tracées en fonction du nombre d'incidences. On peut voir que la profondeur de pénétration augmente excessivement pendant la première incidence (de 625nm à 5mN à 1115nm après la première incidence).

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - longueur de Fêlure et profondeur de pénétration contre le numéro des incidences

Le Schéma 3. longueur de Fêlure et profondeur de pénétration contre le numéro des incidences

L'observation microscopique Ultérieure affiche l'empreinte résiduelle de l'extrémité de Berkovich dans le matériau mais les longueurs de fêlure semblent très petites à ce stade dans l'expérience. D'autres incidences font alors augmenter les longueurs de fêlure de manière significative, attendu que l'augmentation correspondante de profondeur de pénétration est moins significative. En Conclusion, quand l'extrémité de Berkovich atteint le substrat (après 20 incidences dans cet exemple), la longueur de fêlure et la profondeur de pénétration les deux semblent atteindre un plateau qui est relativement plat.

Source : Instruments de CSM

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît les Instruments de CSM

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

Last Update: 9. December 2014 19:41

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