رقيقة الأفلام المستخدمة على نطاق واسع في أشباه الموصلات ، والطلاء ، وتخزين الطاقة ، والمعدات الطبية ، الضوئية ، وما إلى ذلك الأداء والاعتمادية تعتمد إلى حد كبير على واجهة قوة الترابط . طرق القياس التقليدية ، مثل تقشير اختبار مايكرو الصفر اختبار ، وعادة ما تقتصر على تحديد ظروف الاختبار و خصائص المواد . في هذه الورقة ، الدكتور شاثا من جامعة أكسفورد ، وآخرون ، دراسة منهجية واجهة تجريد سلوك التنغستن الطلاء مع سماكة مختلفة على الركيزة السيليكون باستخدام nanoindentation و nanoindentation . . . . . . .

في هذه الورقة ، التنغستن الطلاء مع سماكة مختلفة ( 1.5 ميكرون و 1.9 ميكرون ) أعدها المغنطرون الاخرق على الركيزة السيليكون ، nanoindentation والخدوش تم اختبارها . nanoindentation أجريت تجارب باستخدام بيركوفيتش إندينتر في انخفاض تحميل مجموعة من 50-400 من 100-1000 من ارتفاع تحميل مجموعة من 52 و 104 و 260 من / ث ، على التوالي . نانو الصفر اختبار يستخدم أيضا بيركوفيتش الضغط الرأس ، على التوالي ، في " الحافة إلى الأمام " و " إلى الأمام " في اتجاهين ، في 0-70 من خطي التحميل العادي من الصفر ، الصفر طول 250 ميكرون ، الوقت هو 30 ثانية .

الشكل 1 SEM الصور من ثلاث مراحل مختلفة من تسنن فشل الأفلام مع سماكة مختلفة ( يسار : 1.5 ميكرومتر ، يمين : 1.9 ميكرومتر ) ( أ - ب ) تشوه البلاستيك ؛ ( ج ) فصل الوصلات البينية؛ ( هـ - و ) تجزئة الطلاء

الشكل 2 المسافة البادئة منحنى القوة والتشريد من الأفلام مع سماكة مختلفة ( يسار : 1.5 ميكرومتر ، يمين : 1.9 ميكرومتر ) ( أ - ب ) تحميل منخفضة ؛ ( ج - د ) الأحمال العالية

الشكل 3 لا رجعة فيه العمل ( Wirr ) من الأفلام مع سماكة مختلفة

من خلال مراقبة المسافة البادئة التشكل بواسطة مجهر مسح بالإلكترون ( SEM ) ، وجد أن هناك ثلاث مراحل نموذجية سلوك الكسر في المسافة البادئة العملية . مع زيادة الحمولة ، حلقي طبل حزمة ( الشكل 1 ( ج - د ) ) شكلت في واجهة تجريد المرحلة . في المرحلة النهائية ، فيلم كسر يحدث ( الشكل 1 ( هـ - و ) . المقابلة تحميل الإزاحة المنحنيات تبين أن المنحنيات هي أكثر سلاسة في ظل انخفاض الأحمال ، في حين أن التغيرات المفاجئة في ظل ارتفاع الأحمال تظهر بوضوح . من أجل قياس الطاقة واجهة تجريد ، لا رجعة فيه العمل ( واير ) في كل مرحلة من مراحل الاستقراء الخطي هو درس باستخدام malzbender تحليل الطاقة . ومع ذلك ، فإن الطريقة التقليدية الاستقراء الخطي يفترض خطأ أن البلاستيك العمل دائما يزيد خطيا مع الحمل ، وتجاهل مساهمة تشوه البلاستيك لينة الركيزة مع زيادة المسافة البادئة العمق . مع زيادة الضغط في العمق ، تبديد الطاقة من البلاستيك الركيزة هو خطأ المدرجة في واجهة تجريد العمل ، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في تقدير تجريد الطاقة . من أجل تجنب هذا الخطأ ، محاكاة العناصر المحدودة ( FEM ) من دون تقشير في واجهة هو المقدمة في هذه الورقة . وبالإضافة إلى ذلك ، من خلال مقارنة نتائج اختبار المسافة البادئة nanoindentation تحت مختلف معدلات التحميل ، وجد أن المسافة البادئة منحنى القوة والتشريد هو أساسا نفس المسافة البادئة التشكل ، والفرق بين نتائج اختبار الطاقة تقشير صغيرة ( الجدول 1 ) .

الشكل 4 المرحلة الأولى والثانية WD

fig.5 نانو خدش نتائج اختبار الأفلام مع سماكة مختلفة ( 1.5 ميكرومتر ، 1.9 ميكرومتر ) على النحو التالي : ( أ ) SEM صورة تضاريس السطح ؛ ( ب ) التغيرات في الحمولة العادية ومعامل الاحتكاك مع مرور الوقت

في نانو الصفر اختبار ، طلاء كسر فجأة عندما تصل إلى الحمولة الحرجة ، يرافقه تغير مفاجئ في معامل الاحتكاك ( الشكل 5 ) . الحمل الحرج هو تحويلها إلى واجهة قوة الترابط باستخدام نموذج لوجرسلالة معدل انبعاث الطاقةالنظرية الأساسية لحساب تجريد الطاقة . وتظهر النتائج أن تقشير الطاقة تتأثر بشكل كبير من قبل المعلمات الاختبار : زيادة نسبة التحميل العادي إلى الصفر طول ( دل / DX ) يؤدي إلى زيادة الحمولة الحرجة وانخفاض تقشير الطاقة ( الجدول 2 ) ؛ أعلى الأحمال الحرجة و تجريد الطاقة تقاس في اتجاه " حافة إلى الأمام " من " إلى الأمام " ( الجدول 3 ) . على الرغم من أن أسلوب الخدش يمكن استخدامها في دراسة مقارنة بين عينات مختلفة ، فإن النتائج هي عموما أعلى من تلك التي من nanoindentation لأنها تحتوي على طاقة الكسر من الأفلام .

الجدول 1 - التغيرات في الطاقة في تحديد nanoindentation تقشير

الجدول 2 - التغيرات في الطاقة في تحديد تقشير نانو الصفر

الجدول 3 - التغيرات في الطاقة في قياس تقشير نانو الخدوش

مقارنة شاملة بين الطريقتين ، نانو تسنن جنبا إلى جنب مع تصحيح العناصر المحددة يمكن أن توفر كمية ثابتة من الطاقة واجهة البيانات . على الرغم من أن نانو الخدوش يمكن أن تحاكي حالة الاحتكاك الفعلي على نحو فعال ، فهي أكثر مناسبة لأنّ النوعية أو نصف الكمية أداة البحث بسبب تعقيد مكونات الطاقة و الاعتماد القوي على المعلمات . على هذا الأساس ، يمكن إجراء مزيد من البحوث على صلابة وشفافية الطلاء ( مثل الكمبيوتر ) ، والجمع بين المراقبة في الموقع وتحميل منحنى ، تميز واجهة تقشير عملية الكسر من طلاء الجسم ، من أجل تحسين دقة تحديد الحمولة الحرجة ، والحصول على أكثر دقة واجهة تقشير الطاقة .