АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Особенности определения механических характеристик тонких пленок методом наноиндентирования

Читайте также:
  1. A) .стеноз гортани, обусловленный образованием дифтерийных пленок
  2. I. ЛИЗИНГОВЫЙ КРЕДИТ: ПОНЯТИЕ, ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ, ОСОБЕННОСТИ, КЛАССИФИКАЦИЯ
  3. III Литературоведческие определения.
  4. III.Выпишите из абзацев 4, 5, 6 словосочетания, в которых определения выражены существительными, и переведите их на русский язык.
  5. V. Характеристика современного гражданского права
  6. VI. Вставьте в текст пропущенные слова и словосочетания. Дайте им определения.
  7. VI. ЭТАП Определения лица (группы лиц) принимающих решение.
  8. XII. Особенности несения службы участковым уполномоченным полиции в сельском поселении
  9. А. промывание полости носа методом перемещения
  10. Абсолютная тупость сердца: понятие, методика определения. Границы абсолютной тупости сердца в норме. Изменения границ абсолютной тупости сердца в патологии.
  11. Автоматизированное рабочее место (АРМ) таможенного инспектора. Назначение, основные характеристики АРМ. Назначение подсистемы «банк - клиент» в АИСТ-РТ-21.
  12. Адаптивные организационные структуры: достоинства, недостатки, особенности применения на практике

В работе исследовали тонкие пленки Cu толщиной 500нм, осажденные методом магнетронного распыления на подложки Si, Ti, Cu, Al при комнатной температуре. Испытания проводили трехгранной пирамидкой Берковича. Анализ кривых наноиндентирования проводили с помощью метода Оливера-Фарра. Твердость определяли из соотношения (5.2). Модуль упругости определяли по углу наклона кривой разгрузки с помощью соотношений (8).

На рисунке 9 представлена зависимость твердости пленок Cu на различных подложках от глубины проникновения индентора, нормированной на толщину пленок h/t.

Рисунок 9. Зависимость модуля упругости Cu на различных подложках относительно глубины проникновения индентора. Пунктирными линиями показаны значения модулей упругости подложек [6].

Наблюдаемые расхождения связаны с тем, что твердость пленок и подложек разная. Интересен тот факт, что при проникновении индентора через границу раздела пленка-подложка начинается пластическая деформация кремниевой подложки, что вызывает резкий рост твердости до значений, стремящихся к твердости Si. Как показали исследования, только в случае пленок Cu на подложке Ti не наблюдается ни вдавливания, ни выдавливания материала вокруг отпечатка.

Поскольку метод Оливера-Фарра не позволил однозначно определить модуль упругости пленок Cu, была использована методика вычисления Ef c помощью параметра

P/S2= /4)*H/Eeff2, (11)

где Н – твердость образца, а Eeff- эффективный модуль упругости системы образец – индентор. На рисунке 10 показана зависимость этого параметра от глубины вдавливания.

Рисунок 10. Зависимость параметра P/S2 от относительной глубины проникновения индентора для пленок Cu на различных подложках [6].

Результаты определения модуля упругости пленок Cu из выражений (8) и (11) с использованием параметра P/S2 и значений истинной твердости представлены на рисунке 11.

Рисунок 11. Зависимость модуля упругости пленок Cu на различных подложках от относительной глубины проникновения индентора, полученная с использованием параметра P/S2 и выражений (8) и (11) [6].

Как видно из рисунка, данный метод дает корректное значение модуля упругости только в случае пленок Cu на подложке Ti. В остальных случаях изменение параметра P/S2 с увеличением глубины проникновения индентора приводит к сильной зависимости получаемых значений модуля упругости от h. Даже системе Cu/Cu, несмотря на однородность в отношении упругих свойств, снижение параметра P/S2 вследствие существенного различия между Hs Hf приводит к росту значения модуля упругости с увеличением глубины проникновения индентора. Таким образом, обсуждаемый метод оказывается применим лишь в том случае, когда близки не только значения модулей упругости, но и твердости.

Максимальная погрешность в определении значения твердости тонких пленок Cu, возникающая из-за влияния выдавливания и вдавливания материала пленки вокруг отпечатка индентора, не превышает 10%.

 

1. А.В. Панин, А.Р. Шугуров, К.В. Оскомов. Определение твердости и модуля упругости тонких пленок Ti и TiO2 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, 634021, Россия.

2. Микрозондовая система для характеризации механических свойств материалов в нанопорошке. http://lab-centre.ru/index.htm Дата обращения 14.10.2012.

3. В.И Мощенко, И.Е. Кухарева. Методы анализа кривой индентирования. Вестник ХНАДУ, вып. 51, 2010.


1 | 2 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)