CSM 계기에서 Nano 찰상 검사자를 사용하는 박막 중합체 기질에 산화물 코팅의 (NST) Nanoindentation 그리고 Nanoscratch

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소개

비발한 유연한 광전자 공학 장치의 신뢰도는 중합체 기질에 예금된 얇은 세라믹 산화물 층의 복원력에 몹시 달려 있습니다. 지금, 대중적인 조합의 한개는 폴리에틸렌 테레프탈산 (애완 동물)와 같은 (ITO) 폴리에스테 기질에 인듐 주석 산화물의 얇은 층으로 이루어져 있습니다. 간격에 있는 몇백개 나노미터의 주위에 ITO 층은, 일반적으로, 부수기에 아주 영향을 받기 쉽습니다. 이 층이 기질에서 부수고는 및 delamination 경험하는 때, 예리하의 이 층 증가와 그것의 저항은 무용한 만들어집니다.

공술서 후에 이 산화물 층의 기계적 성질의 특성은 아주 중요합니다. 유리에 예금된 ITO의 속성은 이전에 조사되었습니다, 그러나 ITO 층에는 무정형 구조가 있기 때문에, 유리 에 예금될 때 ITO의 속성은 과 확실히 다를 수 있습니다. ITO와 중합체 기질 사이 계수에 있는 큰 미스매치는 또한 기질 및 측정한 경도 가치에 접착에 영향을 미칠 수 있습니다. 이런 이유로, ITO 입히는 애완 동물 시스템의 압흔찰상 테스트는 아주 귀중합니다, 그러나 똑바른 테스트는 항상 선택권일지도 모르지 않았습니다.

연약한 중합 기질에 얇은 단단한 코팅으로 이루어져 있는 시스템에 압흔 그리고 찰상 둘 다 수행할 때 다수 도전이 있습니다. 배려는 기질이 효력 코팅 데이터를 좌우하지 않다는 것을 지키기 위하여 취해야 합니다.

여기에서 기술된 기술은 과민한 층 및 nanoscratch 테스트의 완곡한 접착성 실패를 승진시키기 위하여 부수를 승진시키도록 둥근 indenter에 nanoindentation를 포함합니다.

실험

nanoindentation 테스트를 위해, 20의 µm 둥근 indenter는 10 초의 쉼으로 200 mN까지 수직 하중에 적재되었습니다. 압흔 테스트의 이 작풍의 목표는 ITO 층의 부수를 승진시키기 위한 것이었습니다. 모든 경우에, 첫번째 눈에 보이는 균열은 대략 40 mN에 나타났습니다. 100 mN에 두번째 완곡한 균열은 150 mN에 제 3 의 균열은 나타나는 그러나, 관찰되었습니다. 광선에게 부수는 것은 또한 50 nm와 100 nm의 코팅 간격을 위해 200 mN의 짐에 관찰되었습니다. 50nm 두꺼운 코팅의 가혹한 손상은 200mN에 관찰되었습니다. 각 톱니 모양의 자국의 광학적인 현미경 사진은 숫자 1.에서 보일 수 있습니다.

숫자 1. 4를 위한 잔류 톱니 모양의 자국의 광학적인 현미경 사진은 수직 하중 및 3개의 코팅 간격을 (1000x 확대) 적용했습니다.

몇몇 미크론의 관통 거리는 필름을 위해 관찰되었습니다. 짐 깊이 곡선은 FIG. 2 쇼에서 코팅 간격 때문에 견본 사이 작은 변이를 제출했습니다. 각 균열의 직경은 광학적으로 측정되었습니다. 모든 견본 및 짐을 위한 1 차적인 완곡한 균열 직경은 indenter의 직경 자체와 동등했습니다 (20µm). 이것은 부숴서 중합 기질의 수락에 의해 승진되었다는 것을 보여줍니다.

3개의 코팅 간격을 위한 숫자 2. 짐 깊이 곡선.

짐이 증가되는 indenter가 첫째로 연락하기 때문에, 1 차적인 균열은 형성되고. 추가 적재는 탄력 있 세라믹 코팅의 부수고는 및 delamination를 일으키는 원인이 되고 있는 동안 기질을 모양없이 합니다. 장래 일은 이 장애 메커니즘 더 자세히 이해의 목표와의 이 접촉을 만들 것입니다.

Nanoscratch 5개의 µm 반경 둥근 다이아몬드 indenter를 사용하여 수행되었습니다. 견본은 시험을 위한 유리 슬라이드에 고착되었습니다. 낮 짐 긁는 것은 Nano 찰상 검사자의 고해상 외팔보를 사용하여 실행되었습니다 (NST). 임계 하중은 광학적인 방법을 사용하여 결의가 굳 몇몇 코팅 간격을 위해 비교되었습니다.

2개의 1 차적인 장애 메커니즘은 모든 견본을 위해 관찰되었습니다. 테스트 도중 실패의 첫번째 최빈값은 ITO 층의 파열이었습니다. 추가 실패는 애완 동물 기질의 코팅 그리고 상처를 남기기의 파쇄의 모양으로 일어났습니다. 각 견본에 실행된 찰상의 파노라마 비교는 숫자 3.에서 제출됩니다.

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각 견본에 숫자 3. 찰상의 파노라마 비교, (500x 확대). 적용되는 짐 범위는 0.08 - 5 mN이었습니다.

스캐닝 군대 현미경 검사법은 (SFM) 250 nm의 코팅 간격으로 견본의 중대한 장애 점에 능력을 발휘하고 숫자 4.에서 제출됩니다.

숫자 LC1 (a) 및 250nm의 코팅 간격을 가진 견본을 위한 LC2 (b)의 4. 광학과 제 2 및 3번째 AFM 현미경 사진.

실패에 짐은 또한 코팅 간격에 대하여 음모를 꾸미고 숫자 4.에서 보입니다. 이 도표는 보여주어 코팅의 파쇄의 장애 메커니즘에는 있다는 것을 파열 것과 같이 성격을 나타낸 실패 보다는 코팅 간격에 대한 더 중대한 미결이.

임계 하중에 찰상 폭은 또한 각 찰상을 위한 광학적인 방법을 사용하여 측정되고 필름 간격에 대하여 음모를 꾸몄습니다. 이 작의는 임계 하중에 숫자 5. 찰상 폭에서 임계 하중이 평가하다 보다는 필름 간격 보다 적게 에 의지하고 있는 것처럼 보입니다 보일 수 있습니다.

필름 간격의 기능으로 각 장애 메커니즘을 위한 실패에 짐의 숫자 5. 작의.

결론

얇은 폴리에스테르 막, 에 예금된 투명한 산화물의 기계적 성질을 결정하는 것을 시도할 때 압흔찰상 실험 방법을 적응시키는 것이 필요합니다. 완곡한 부수기 승진시키기 위하여 둥근 indenter를 이용하는 압흔 테스트 및 고해상도 마찰 테이블을 가진 낮 짐 찰상 테스트는 합성 필름의 기계적 성질을 성격을 나타내고 비교하기 위하여 이용되었습니다. 결과는 이 방법이 정확하게 필름 간격에 있는 다름을 성격을 나타낼 수 있다는 것을 보여줍니다. 이 실험 방법에 있는 추가 발달은 얇은 합성 필름에 시행될 수 있는 시험의 더 유연한 범위를 허용할 것입니다. 이것은 상호 관계가 ITO 기술 (예를들면, 터치스크린, 유연한 태양 전지, 유연한 LED 점화, 등등)를 이용하는 장치의 실험실 견본 테스트와 실제적인 현직 성과 사이에서 하는 것을 허용할 것입니다

수신 확인

웨스트버지니아 대학의 Darran 교수 케른 그리고 Nick Morris는 이 흥미로운 결과 제공을 위해 인정됩니다.

근원: CSM 계기

이 근원에 추가 정보를 위해 CSM 계기를 방문하십시오

Date Added: Jan 14, 2010 | Updated: Dec 2, 2014

Last Update: 9. December 2014 19:52

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