ナノインデンテーション(NI)

ナノインデンテーション(NI)は、正確なコンプライアンス測定から機械的特性を提供するナノメカニカルテストです。 さらに、ナノインデンテーション分析は、さまざまな形状やサイズの材料の弾性率や硬度などの特性を測定するのに特に役立ちます。 たとえば、ナノインデンテーションは、半導体薄膜、パッケージング、高度な合金、遮熱コーティング、ポリマーの特性評価に役立ちます 粘弾性、スクラッチおよび耐摩耗性。

ナノインデンテーション分析

ナノインデンテーションは、プローブが固体に押し込まれる接触を使用し、浸透深さは原子に近い解像度で同時に記録されます。 さらに、この機能により、プロービングボリュームを100 nmの桁まで減らすことができます。3 接触形状および試験方法は構成可能であるので、機械的特性評価は、例えばミクロ構造の脆性特性、接着性、応力 - ひずみ、引掻き、摩耗または構造的剛性に拡張することができます。

計装インデントの理論

ナノインデンテーション実験は通常、準静的または動的に行われますが、特性は接触または振動子物理学を使用して抽出されます。

準静的および動的

ナノインデンテーションの例

  • まず、品質管理中のウェーハまたはウェーハ上の薄膜の迅速な評価
  • 半導体デバイス製造におけるプロセス開発(例えばPVD、CVD)中の影響の調査
  • 故障解析の実際のユースケースで観察可能な接触条件のシミュレーション 故障解析
  • 多相材料上の機械的特性の空間分布のマッピング
  • 変形メカニズム(弾性、塑性、脆性挙動または相転移)の研究
  • 微細構造および粒子の構造コンプライアンスの正確な評価
  • 材料の応力 - ひずみ関係に対する高度に局所化された洞察の獲得
  • 表面と薄膜の界面における接着特性の研究
  • 物理モデリングへの入力のための正確な機械的特性値の取得(例:有限要素解析または解析解析)
  • 最後に、ナノスケールでの動的機械分析だけでなく、クリープおよび緩和テストによる粘性材料特性の評価
カミソリの刃先のナノインデンテーション
カミソリの刃先の例(半径数-100 nm)

ナノインデンテーションの理想的な使用法

  • まず、硬度、弾性率、破壊靭性、クリープ、トポグラフィーなどの高度に局所化された材料特性の定量的な機械的特性評価
  • 第XNUMXに、ナノスケールの薄膜接着、摩耗、摩擦、構造コンプライアンスに関する動的機械分析(DMA)からの貯蔵弾性率や損失弾性率など、他の材料特性を取得する

高度な読み込みテクニック

まず、準静的インデント:

  • 台形
  • 複数部分アンロード
  • スティクション
  • クリープ
  • グリッド

次に、動的インデント:

  • 可変荷重
  • 可変周波数
  • 連続剛性
  • モジュラスマッピング

第三に、ナノスクラッチ:

  • 定荷重
  • プログレッシブ荷重
  • 傾斜補正マルチパス

最後に、in-situイメージング:

  • 連絡モード
  • (スキャン)着

強み

  • 数100 nmサイズのフィーチャーでの正確なテスト位置決め
  • 薄膜の定量的キャラクタリゼーション
  • 無傷で分析された最大6枚のウェーハ
  • 乾燥した液体環境
  • 断面分析(社内準備を含む)
  • 小規模での混合荷重条件下での力と変位の正確な制御と測定を中心にカスタムデザインされた多数の非圧痕用途

制限事項

  • まず、バルク試料サイズの制限4x2x2インチ
  • 第二に、厚さ10 nm未満の薄膜測定は半定量的であると見なされます
  • 最後に、非常に粗い表面の潜在的な問題

ナノインデンテーションの技術仕様

  • 制御モード:力、変位
  • 使用可能な最小/最大負荷:<5 nN /> 10 mN
  • 使用可能なノイズフロア/最大変位:<0.1 nm /> 20 um
  • 制御可能な発振器駆動周波数:1 – 300 Hz
  • 標本ホルダー:真空、磁気、重力、機械的クランプ
  • プローブ:円錐形、フラット、ベルコビッチ、キューブ、カスタムサイズと形状
  • 横方向の解像度:<50 nm

結論として、ナノインデンテーションは材料の多くの機械的特性を調査するための優れたツールです。 最後に、分析にナノインデンテーションサービスを使用することについて話し合いたい場合は、フォームに記入して、専門家に連絡するよう依頼してください。

 

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