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    納米壓痕儀應用領域廣泛的原因

    發布時間:2022-10-25      點擊次數:1020
       納米壓痕儀主要用于測量納米尺度的硬度與彈性模量,可以用于研究或測試薄膜等納米材料的接觸剛度、蠕變、彈性功、塑性功、斷裂韌性、應力-應變曲線、疲勞、存儲模量及損耗模量等特性。
       可適用于有機或無機、軟質或硬質材料的檢測分析,包括PVD、CVD、PECVD薄膜,感光薄膜,彩繪釉漆,光學薄膜,微電子鍍膜,保護性薄膜,裝飾性薄膜等等?;w可以為軟質或硬質材料,包括金屬、合金、半導體、玻璃、礦物和有機材料等。
     
      主要應用領域:
     
      1、半導體技術(鈍化層、鍍金屬、Bond Pads);
     
      2、存儲材料(磁盤的保護層、磁盤基底上的磁性涂層、CD的保護層);
     
      3、光學組件(*頭、光纖、光學刮擦保護層);
     
      4、金屬蒸鍍層與防磨損涂層(TiN、TiC、DLC切割工具);
     
      5、藥理學(藥片、植入材料、生物組織);
     
      6、工程學(油漆涂料、橡膠、觸摸屏、MEMS)等行業。
     
      納米壓痕技術大體上有5種技術理論:
     
      (1)、Oliver和Pharr方法:根據試驗所測得的載荷一位移曲線,可以從卸載曲線的斜率求出彈性模量,而硬度值則可由zui大加載載荷和壓痕的殘余變形面積求得。該方法的不足之處是采用傳統的硬度定義來進行材料的硬度和彈性模量計算,沒有考慮納米尺度上的尺寸效應。
     
      (2)、應變梯度理論:材料硬度H 依賴于壓頭壓人被測材料的深度h,并且隨著壓人深度的減小而增大,因此具有尺度效應。該方法適用于具有塑性的晶體材料。但該方法無法計算材料的彈性模量。
     
      (3)、Hainsworth方法:由于卸載過程通常被認為是一個純彈性過程,可以從卸載曲線求出材料彈性模量,并且可以根據卸載后的壓痕殘余變形求出材料的硬度。該方法適用于超硬薄膜或各向異性材料,因為它們的卸載曲線無法與現有的模型相吻合。該方法的缺點是材料的塑性變形假設過于簡單,缺乏理論上支持。
     
      (4)、體積比重法 :主要用來計算薄膜/基體組合體系的硬度,但多局限于試驗研究方法,試驗的結果也難以排除基體對薄膜力學性能的影響。
     
      (5)、分子動力學模擬 :該方法在原子尺度上考慮每個原子上所受到作用力、鍵合能以及晶體晶格常量,并運用牛頓運動方程來模擬原子間的相互作用結果,從而對納米尺度上的壓痕機理進行解釋。

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