纳米硬度计在MEMS力学检测中的应用

纳米硬度计是一种能提供103～10-2μm尺度材料或结构微力学性能检测的先进仪器.采用纳米压痕技术,研究薄膜材料的弹性模量和硬度随压痕深度的变化规律以及薄膜厚度测量、微桥弯曲变形测量的方法.采用纳米划痕技术,研究薄膜的表面粗糙度、临界附着力和摩擦系数测量的方法.该仪器能广泛应用于MEMS的力学检测,并有望成为这一领域内的标准力学检测设备.     

纳米硬度计在MEMS力学检测中的应用

纳米硬度计是一种能提供10^3～10^-2μm尺度材料或结构微力学性能检测的先进仪器。采用纳米压痕技术，研究薄膜材料的弹性模量和硬度随压痕深度的变化规律以及薄膜厚度测量、微桥弯曲变形测量的方法。采用纳米划痕技术，研究薄膜的表面粗糙度、临界附着力和摩擦系数测量的方法。该仪器能广泛应用于MEMS的力学检测，并有望成为这一领域内的标准力学检测设备。     

薄膜材料杨氏模量测量方法的研究进展

基于国内外薄膜材料杨氏模量测试的最新研究进展,系统地综述了近年来薄膜材料杨氏模量的测量方法,包括共振法、纳米压痕法、动态膨胀法以及视觉图像跟踪系统与微拉伸复合法等,并对这些测试方法的基本原理、研究现状及存在的问题做了简要介绍。在这些方法中纳米压痕法和共振法是相对准确而且普及的测量方法。当薄膜厚度减小到纳米量级时,纳米压痕法将达到测试的极限。共振法对于器件的加工工艺有一定的依赖,但辅以其他相关纠正技术将来有望成为测试纳米级薄膜杨氏模量的标准方法。     

应用纳米压痕法测试类金刚石薄膜力学性能的研究

介绍一种被称为材料机械性质微探针的新型纳米压痕仪，藉助于加荷-卸荷过程中压痕对负荷和压入深度，即压头位移的敏感关系，测试材料的硬度及弹性模量等力学性质。纳米和纳牛顿量级的压头位移与作用力，使得测试始终在大多数材料，特别是薄膜材料的弹性限度内，克服了维氏法、努氏法等传统方法引起压痕边缘模糊或者碎裂的缺点，保证了测试的正确性、可靠性和重复性。应用纳米压痕法成功地对具有脆性的类金刚石薄膜的硬度及弹性模量进行了测试和分析。     

纳米压痕和划痕法测定氧化硅薄膜材料的力学特性

为了研究不同制备工艺对材料力学性能的影响 ,选择了热氧化、LPCVD和PECVD三种典型工艺 ,在硅片上制备 1μm氧化硅薄膜。通过纳米压痕和划痕检测可知 ,热氧化工艺制备的SiO2薄膜的硬度和模量最大 ,LPCVD制备的样品界面结合强度高于PECVD。纳米压痕和划痕技术为此提供了丰富的近表面弹塑性变形和断裂等的信息 ,是评价微米薄膜力学性能的有效手段     

基于原子力显微镜的压痕模式和双模纳米力学模式在模量表征中的影响因素

原子力显微镜是表征材料微观力学性质的重要手段,本文基于原子力显微镜的压痕法和双模纳米力学法,探究薄膜/基底材料与多层二维材料杨氏模量测定过程中的影响因素,分析了基底硬度、二维材料厚度以及环境湿度对两种纳米力学表征结果的影响,为研究适用于纳米材料微观力学的测定提供参考.     

纳米压痕和划痕法测定氧化硅薄膜材料的力学特性

为了研究不同制备工艺对材料力学性能的影响,选择了热氧化、LPCVD和PECVD三种典型工艺,在硅片上制备1μm氧化硅薄膜.通过纳米压痕和划痕检测可知,热氧化工艺制备的SiO2薄膜的硬度和模量最大,LPCVD制备的样品界面结合强度高于PECVD.纳米压痕和划痕技术为此提供了丰富的近表面弹塑性变形和断裂等的信息,是评价微米薄膜力学性能的有效手段.     

纳米压痕和划痕法测定氧化硅薄膜材料的力学特性

为了研究不同制备工艺对材料力学性能的影响，选择了热氧化、LPCVD和PECVD三种典型工艺，在硅片上制备1μm氧化硅薄膜。通过纳米压痕和划痕检测可知，热氧化工艺制备的SiO2薄膜的硬度和模量最大，LPCVD制备的样品界面结合强度高于PECVD。纳米压痕和划痕技术为此提供了丰富的近表面弹塑性变形和断裂等的信息，是评价微米薄膜力学性能的有效手段。     

IC键合铜线材料的显微力学性能研究

用于IC(集成电路)的键合铜线材料具有低成本、优良的导电和导热性等优点,但其高硬度容易对铝垫和芯片造成损伤,因此对其硬度的测量是一项关键技术。纳米压痕测量技术可以方便、准确地测量铜线材料的显微硬度值和其他力学性能参数。描述了纳米压痕测量技术的原理以及对铜线材料样品进行纳米压痕测量的参数选择,进行了测量试验。结果表明,原始铜线、FAB(金属熔球)、焊点的平均硬度分别为1.46,1.51和1.65GPa,为键合铜线材料的选择和键合工艺参数的优化提供了依据。     

高Al组分AlxGa1-xN薄膜的弹性-塑性力学性质

采用纳米压痕方法,研究了AlN/sphire模板上的高Al组分AlxGa1-xN薄膜的力学性质,特别是弹性-塑性转变行为.研究表明,AlxGa1-xN薄膜的杨氏模量E随着Al组分的增加而增大,薄膜中产生塑性形变所必要的剪切应力也随着Al组分的增加而增大.在AlxGa1-xN薄膜纳米压痕实验中,观察到位移不连续的跳断("pop-in")行为,并且发现"pop-in"行为强烈依赖于Al组分,Al组分的增加导致这种行为的减少.我们认为随着Al组分的增加,AlxGa1-xN中键能的增强和由于AlxGa1-xN与AlN/sapphire模板之间晶格失配减少这两个因素增加了AlxGa1-xN中新位错形成的阻力,从而导致了AlxGa1-xN薄膜中的"pop-in"行为随Al组分增加而减少.