應(yīng)用納米壓痕法測(cè)定柱狀納米材料的力學(xué)特性（英文）

編號(hào)：NMJS05286

篇名：應(yīng)用納米壓痕法測(cè)定柱狀納米材料的力學(xué)特性（英文）

作者：李直； 高賽； Pohlenz Frank； Brand Uwe； Koenders Ludger； Peiner Er

關(guān)鍵詞：納米對(duì)象； 納米柱； 納米材料測(cè)試； 納米壓痕法； 尺寸效應(yīng)；

機(jī)構(gòu)： 德國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院； 德國(guó)布倫瑞克技術(shù)大學(xué)半導(dǎo)體技術(shù)研究所；

摘要： 納米壓痕法在確定納米結(jié)構(gòu)材料,特別是具有較大高寬比的一維納米結(jié)構(gòu)/對(duì)象的力學(xué)特性時(shí),若納米結(jié)構(gòu)沿壓入方向的等效剛度遠(yuǎn)小于針尖-樣品的接觸剛度,應(yīng)用常規(guī)數(shù)據(jù)分析(Oliver-Pharr)模型會(huì)導(dǎo)致較大的測(cè)量偏差.對(duì)常規(guī)Oliver-Pharr解析模型進(jìn)行了推廣,以補(bǔ)償一維納米材料等效剛度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,進(jìn)而提出了適用于此類測(cè)量對(duì)象的通用納米壓痕分析模型,并應(yīng)用于分析柱狀微納米結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)壓痕測(cè)量數(shù)據(jù).實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用原子力顯微鏡(AFM)定量測(cè)量了濕法刻蝕獲得的一維單晶硅柱狀結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)(包括硅納米柱的直徑和長(zhǎng)度).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)用常規(guī)模型分析對(duì)較大高寬比的硅納米柱(直徑386 nm,長(zhǎng)500 nm)的壓痕數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致大于50%的偏差.應(yīng)用修正模型分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),測(cè)量結(jié)果不受被測(cè)對(duì)象幾何參數(shù)的影響,因而可以有效提高應(yīng)用納米壓痕法對(duì)微納米結(jié)構(gòu)材料,特別是一維材料的測(cè)量精度.