困難大衣的評定的基體獨立年輕的模數磁介質的使用納諾受託代購商

詹尼弗乾草和布賴恩克勞福德

目錄

困難大衣概覽
乾草克勞福德設計
實驗法
結果和論述
結論
參考
關於 Agilent 技術

困難大衣概覽

在硬盤驅動器, 「讀頭」磁性存儲數字信息并且檢索在盤的蒼蠅在十倍毫微米內其表面。 圖 1 一起是一個讀頭和硬盤的照片。 要保護信息被存儲的磁性材料,可能一樣稀薄是像一些毫微米) 的一件困難大衣 (被應用於表面。 困難大衣由作為兩個保護基礎材料潤滑劑和一個機械障礙的。

一個硬盤驅動器的圖 1. 內部,版權馬特域。

光盤製造商是敏銳地對評定機械性能感興趣的這樣大衣為了獲取產品改善的知識; 被導航的凹進湧現了作為選擇技術的做這些評定。 由於塗層那麼稀薄是,然而,大衣的凹進結果低於真實值不可避免地。 即某些從凹進測試的變形由在塗層的材料適應利益下,比它實際上做塗層看上去兼容。

沒有基礎材料的影響的任何更正,一个面對在不確定性和錯誤之間的妥協。 在非常小的位移,這個錯誤由於基體影響也許是小的,但是不確定性更加極大歸結於地面粗糙度、技巧差異、振動、溫度差異等等。 當凹進深度增加,不確定性減少,但是這個錯誤由於基體影響增加。 因此,此工作的目的將運用一個分析模型於被導航的凹進測試的對困難塗層的分析為了獲得單獨這部影片的年輕的模數。

這樣設計通過有限要素分析 [1] 最近被引入并且被驗證了。 開發由 Agilent 技術,它被稱為 「乾草克勞福德」設計。

乾草克勞福德設計

乾草克勞福德設計為對被評定的模數 [1 的] 基體影響提供會計科目分析平均值。 這裡,我們將通過存在這個設計的輸入和輸出總結其詳細資料。

對設計的輸入:

  • 明顯的 (基體受影響的) 年輕的模數如評定用奧利佛史東Pharr 方法 [2]
  • 膠片厚度
  • 影片的泊松的比例
  • 基體的年輕的模數
  • 基體的泊松的比例

這個設計的輸出是這部影片的基體獨立年輕的模數。 注意,雖然這部影片和這個基體的泊松的比例是兩必需的輸入,這個設計的輸出是相當不區分的對這些參數。

在此工作,我們測試了并且分析了希捷技術提供的二個範例,硬盤驅動器一個主要製造商。 範例為評估基體影響的乾草克勞福德設計的目的被生產了。 同樣地,在此工作測試的塗層比一個實際硬盤的大衣充分地厚實。 並且,塗層在硅存款而不是磁介質。 這個設計的一個嚴謹評估允許的這些簡單化,因為 (1) 基體影響是輕微的在淺深度和 (2) 基體屬性是著名的。

實驗法

在硅的 (SiC)二部硅碳化物影片被測試了; 第一部影片的厚度是 150 毫微米,并且第二部影片的厚度是 300 毫微米。 SiC 影片存款在頭等硅體上使用一個行業 PVD 系統裝備一根平面磁控管飛濺來源和 99.99% 純硅碳化物目標。 對於這些範例,值為 170 GPa 為這個基體的年輕的模數使用了。

SiC 影片在有使用持續僵硬評定選項的 Agilent 納諾受託代購商的 G200 一個 Agilent 實驗室被測試了,并且 DCM 朝向符合 Berkovich 受託代購商。 結果取得了使用薄膜的 Agilent NanoSuite 測試方法 「G 串聯 DCM 持續僵硬評定」。 此測試方法實施乾草克勞福德設計達到年輕的模數的基體獨立評定。

值得注意的是,此方法不更正堅硬的評定基體影響的。 然而,堅硬評定對基體影響一般是較不敏感的,因為塑料域的區域小於有彈性域的區域。 既使當有在影片堅硬和基體堅硬之間的一個大量的區別,堅硬被評定在 20% 膠片厚度通常表明微不足道的基體影響。

由於 Agilent 的持續僵硬評定選項, Agilent 納諾受託代購商是薄膜準確測試的行業選擇,動態地評定有彈性聯絡僵硬 (S)。 使用持續僵硬評定選項,每個凹進測試返回年輕的模數和堅硬完全深度剖面。 使用此選項,十個測試在每個範例執行。 裝載被控制了這樣負荷分開的貸款利率 (P』 /P) 依然是恆定在 0.05/sec; 裝載被終止了在有效膚深的 200 毫微米或更加極大。 勵磁頻率是 75 Hz,并且勵磁高度被控制了這樣位移高度依然是恆定在 1 毫微米。

結果和論述

結果在表 1. 表 2 顯示被總結有彈性分析級數二個範例的。

實驗結果表 1. 彙總 SiC 塗層的在硅。 當凹進深度是 20% 膠片厚度時,這部影片 (e) 的真的年輕的模數a高於這個明顯的年輕的模數 (e) 約為 25%。

在 Si 陳列 (a) 明顯的 (受影響的基體) 模數的圖 2. 分析順序 SiC 二個範例的作為受託代購商滲透功能, (b) 明顯的模數和影片模數作為正常化的受託代購商滲透功能和 (c) 值在 20% 膠片厚度。 注意在 (a) 和 (b),每個範例的跟蹤表示平均數對該範例的所有測試。 為了清晰,跨過一標準偏差的誤差棒在條形圖 (c) 仅顯示。

圖 2a 顯示標準分析達到的這個明顯的年輕的模數作為凹進深度功能。 正如所料,作為深度功能,這個更加稀薄的範例的年輕的模數快速地腐朽。 圖 2b 顯示明顯的年輕的模數 (固定的符號) 和單獨影片的年輕的模數 (開放符號) 被密謀作為正常化的凹進深度功能。

這個情況二個範例查找同一,當密謀此方式告訴我們基體影響嚴格取決於正常化的凹進深度。 根據乾草克勞福德設計被計算的影片模數是恆定的對超過 30% 膠片厚度。 終於,圖 2c 顯示模數被評定在 20% 與跨過一標準偏差的誤差棒的膠片厚度。 在此正常化的深度,影片模數高於這個明顯的模數約為 25%。

雖然這些影片是厚實的相對實際硬盤大衣,他們不是那麼厚實的至於使乾草克勞福德設計的有用性無效。 即沒有結果符合乾草克勞福德設計返回的那些在 20% 膠片厚度的充分地淺凹進深度。 實際上,在名列前茅 5 毫微米內,這些影片表明一個顯著更低的年輕的模數。 結果,這個明顯的模數從未達到乾草克勞福德設計返回的這個值在 20% 膠片厚度。 对薄膜,明顯的年輕的模數最大值的 249 GPa 只發生在有效膚深的 9.8 毫微米,而乾草克勞福德設計返回一個年輕的模數的 284 GPa 在有效膚深的 30 毫微米。

即使這些影片完全統一通過他們的厚度、錯誤和不確定性增量與越來越少的凹進深度由於地面粗糙度的聯合作用,技巧反常現象、環境噪聲、等等可靠性和反覆性增量與凹進深度。 放置,評定屬性在 30 毫微米比在 10 毫微米最好的。 乾草克勞福德設計增加年輕的模數基體獨立評定可以做的深度,因而越來越少的錯誤和不確定性。

圖 3 堅硬的顯示結果。 這些結果未為基體影響被調整,但是正如所料,調整不是必要的。 堅硬到達其高原在大約 20% 膠片厚度。

在 Si 陳列 (a) 堅硬的圖 3. 分析順序 SiC 二個範例的作為受託代購商滲透功能, (b) 堅硬作為正常化的受託代購商滲透功能和 (c) 值在 20% 膠片厚度。 在這些結果,基體影響未佔,但是這樣會計科目似乎多餘,因為堅硬到達其高原在大約 20% 膠片厚度。 注意在 (a) 和 (b),每個範例的跟蹤表示平均數對該範例的所有測試。 為了清晰,跨過一標準偏差的誤差棒在條形圖 (c) 仅顯示。

對於困難材料,記得是重要的堅硬被定義,聯絡的平均在負荷下的聯繫範圍分開的壓或者負荷: H = pm = P/A。 當聯絡是充分地有彈性的時,赫茲波的聯絡設計告訴我們平均壓 (p)m 去作為位移方根。 所以,不應該驚奇我們被評定的堅硬 (哪些我們定義了,當 p)m 去到零,當這個位移去到零。 這意味著在這些小的位移,聯絡是充分地有彈性的和,因此報告的 「堅硬」有一點執行與這部影片的塑料屬性。

結論

由於其高精度、速度和易用,由於其持續僵硬評定選項,與 DCM 題頭的 Agilent 納諾受託代購商 G200 是這些評定的行業選擇,以及,提供屬性作為有效膚深的一個連續函數。 在此工作, Agilent NanoSuite 探險家軟件用於實施佔對年輕的模數的評定的基體影響的一個分析模型。 與此分析的測試方法現在供給有 Agilent NanoSuite 專業人員軟件的客戶。

有佔對年輕的模數的基體影響的設計提供幾個實用的好處:

  • 報告的模數是為單獨這部影片
  • 較少用戶影響,因為計算的模數的深度範圍不必須 「由眼睛」選擇
  • 較少不確定性,因為結果得到在更加深刻的有效膚深

堅硬的評定未為基體影響被調整,但是這樣調整不是必要的; 对這些範例,堅硬到達其高原在大約 20% 膠片厚度。 這是正如所料,因為塑料域的區域小於有彈性域的區域。 因此,當的測試方法的應該得到測試的相似的材料與實施乾草克勞福德設計,這個年輕的模數和堅硬在是 20% 膠片厚度的凹進深度。

參考

[1] J.L. 乾草, 「評定的薄膜的基體獨立年輕的模數一個新的設計由被導航的凹進的」, Agilent 技術應用註解 (2010)。

[2] W.C. 奧利佛史東和 G.M. Pharr, 「確定堅硬和彈性模數的一個被改進的感覺凹進實驗的技術使用負荷和位移」, J. Mater。 Res. 7(6) :1564-1583 (1992)。

[3] J.L. 乾草, 「被導航的凹進測試簡介」,實驗技術 33(6) :66-72 (2009)。

[4] J.L. 即乾草、 P. Agee 和赫伯特, 「在被導航的凹進測試期間的持續僵硬評定」,實驗技術 34(3) :86-94 (2010)。

[5] H. 高、 C。 - H。基烏和 J. 李, 「有彈性聯絡與凹進塑造多層的材料」, Int。 J. 固體構建 29:2471-2492 (1992)。

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來源: Agilent 技術

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Date Added: Apr 28, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 06:47

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