Nanoindentation и Nanoscratch Покрытий Окиси на Субстратах Полимера Тонкого Фильма используя Тестер Nano-Скреста (NST) от Аппаратур CSM

Покрытые Темы

Введение
Экспириментально
Заключения
Подтверждения

Введение

Надежность романных гибких opto-электронных приборов зависит тяжело на резильянсе тонкого керамического слоя окиси депозированного на субстрате полимера. В Настоящее Время, одна из самых популярных комбинаций состоит из тонкого слоя Окиси Олова Индия (ITO) на субстрате полиэфира, как терефталат полиэтилена (ЛЮБИМЧИК). Слой ITO, обычно вокруг немного 100 нанометров в толщине, очень впечатлителен к трескать. По Мере Того Как этот слой испытывает трескать и деламинация от субстрата, сопротивление увеличений и его этого слоя остро представлено никудышным.

Характеризация механически свойств этого слоя окиси после низложения очень важна. Свойства ITO депозированные на стекле ранее были расследованы, но потому что слой ITO имеет аморфическую структуру, свойства ITO могут быть довольно друг чем депозировано на стекле. Большое рассогласование в модуле между ITO и субстратом полимера может также повлиять на прилипание к субстрату и измеренным значениям твердости. Для этой причины, испытание вмятия и скреста ITO-покрынной системы ЛЮБИМЧИКА очень ценно, но прямодушное испытание не могло всегда быть вариантом.

Несколько возможностей выполняя и вмятие и испытание скреста на системе состоя из тонкого трудного покрытия на мягком полимерном субстрате. Необходимо позаботиться для того чтобы обеспечить что влияния субстрат не влияет на данные по покрытия.

Методы описанные здесь включают nanoindentation с сферически индентером для того чтобы повысить окружной трескать хрупкого слоя и испытания nanoscratch для того чтобы повысить слипчивый отказ.

Экспириментально

Для испытания nanoindentation, индентер 20 µm сферически был нагружен к нормальным нагрузкам до mN 200 с перерывом 10 секунд. Цель этого типа испытания вмятия была повысить трескать слоя ITO. В все случаи, первый видимый отказ появился на mN приблизительно 40. На mN 100 второй окружной отказ наблюдался, пока на mN 150 третий отказ присутствовал. Радиальный трескать также наблюдался на нагрузке mN 200 для толщин покрытия 50 nm и 100 nm. Строгое повреждение толщиного покрытия 50nm наблюдалось на 200mN. Оптически микрорисунки каждого indent можно увидеть в Диаграмме 1.

Диаграмма 1. Оптически микрорисунки indents остатка для 4 прикладных нормальных нагрузок и 3 толщин покрытия (увеличения 1000x).

Глубины Проникания нескольких микронов наблюдались для фильмов. Кривые нагрузк-глубины представили в FIG. 2 выставке малое изменение между образцами должными к толщине покрытия. Диаметр каждого отказа был измерен оптически. Основной окружной великолепный диаметр для всех образцов и нагрузок был равн к диаметру самому индентера (20µm). Это показывает что трескающ повысил соответствием полимерного субстрата.

Диаграмма 2. кривые глубины Нагрузки для 3 толщин покрытия.

По Мере Того Как индентер сперва кашется и нагрузка увеличена, основной отказ сформирован. Более Дальнеиший нагружать эластично деформирует субстрат пока причиняющ трескать и деламинацию керамического покрытия. Будущая работа моделирует этот контакт с целью понимать этот механизм отказа более подробно.

Испытание Nanoscratch было выполнено используя индентер диаманта радиуса 5 µm сферически. Образцы были придержаны к стеклянным вставкам для испытывать. царапать Низк-Нагрузки было выполнен используя Высокий cantilever Разрешения Nano Тестера Скреста (NST). Критические нагрузки были решительно используя оптически методы и были сравнены для нескольких толщин покрытия.

2 основных механизма отказа наблюдались для всех образцов. Первый режим отказа во время испытания было повреждением слоя ITO. Более Дальнеиший отказ произошел в форме spallation покрытия и наносить шрам субстрата ЛЮБИМЧИКА. Панорамное сравнение скреста выполненное на каждом образце в Диаграмме 3.

$

Диаграмма 3. Панорамное сравнение скрестов на каждом образце, (увеличение 500x). Прикладная нагруженная область была mN 0,08 до 5.

Микроскопия Усилия Скеннирования (SFM) была выполнена на этапы критического отказа образца с толщиной покрытия 250 nm и в Диаграмме 4.

Диаграмма микрорисунки 4. Оптически и 2-D и 3-D AFM LC1 (a) и LC2 (b) для образца с толщиной покрытия 250nm.

Нагрузка на отказе также была прокладывать курс против толщины покрытия и показана в Диаграмме 4. Эта диаграмма показывает что механизм отказа spallation покрытия имеет большую зависимость на толщине покрытия чем отказ, котор характеризуют как повреждающ.

Ширина Скреста на критических нагрузках также была измерена используя оптически методы для каждого скреста и была прокладывать курс против толщины фильма. Кажется, что зависит Этот график можно увидеть в Диаграмме 5. ширинах Скреста на критических нагрузках более менее на толщине фильма чем критическая нагрузка оценивает.

Диаграмма 5. График нагрузки на отказе для каждого механизма отказа как функция толщины фильма.

Заключения

Пытая определить механически свойства прозрачной окиси депозированной на тонкой полиэстровой пленке, необходимо приспособить способы испытания вмятия и скреста. Испытание Вмятия используя сферически индентер для того чтобы повысить окружной трескать и испытание скреста низк-нагрузки с таблицей трением высок-разрешения были использованы для того чтобы характеризовать и сравнивать механически свойства составных фильмов. Результаты показывают что эти методы могут точно характеризовать разницы в толщине фильма. Более Дополнительные развития в этих способах испытания завещают прибавлять на более гибкий ряд испытаний которые можно дирижировать на тонких составных фильмах. Это позволит корреляциям быть сделанным между испытанием образца лаборатории и фактическим представлением в-обслуживания приборов которые используют технологию ITO (например, сенсорные экраны, гибкие фотоэлементы, гибкое освещение СИД, Etc.)

Подтверждения

Пирамиды из камней Prof. Darran и Nick Моррис Университета Западной Вирджинии подтвержены для обеспечивать эти интересные результаты.

Источник: Аппаратуры CSM

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Аппаратуры CSM

Date Added: Jan 14, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:39

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit