Metòd de analiz fim

Fè rechèch sou mikwoskoskopi elektwonik

Mikwoskoskopi elektwonik (SEM) se yon teknik kote elektwon ki soti nan yon zam elektwon yo akselere pa yon vòltaj segondè (5 - 50 kV) nan direksyon pou sifas la echantiyon kote yo lakòz emisyon nan elektwon segondè ak simaye nan elektwon soti nan sifas la echantiyon. Sa yo elektwon prensipal yo kapab tou rekòmanse nan sifas la. Elektwon yo segondè yo kolekte pa yon detektè ak konvèti nan yon siyal elektrik ki ka parèt sou yon pou kontwole oswa yo dwe enfòmatize. Se gwo bouton elèktwon an ki konsantre sou yon tach ti ak tcheke sou echantiyon an pou ke yo ka anrejistre yon imaj nan jeyometri sifas la. Rezolisyon yon repwodiksyon SEM se pa sèlman enstriman depandan, men tou depann sou materyèl echantiyon an. Limit la mete nan ki jan byen gwo bout bwa a ka konsantre ak pa simaye pwosesis nan sifas la echantiyon. Valè tipik sa a limit yo se 10 - 20 Å, qui ke pi piti karakteristik pase sa ki pa ka detekte. Kontras imaj la ka leve soti nan plizyè fenomèn diferan nan ki se yon sèl kontras nan topografik ki vle di ke li se pi plis pwobab yo detekte elektwon gaye nan sifas echantiyon tou pre detektè a pase soti nan sifas ki pi lwen. Sa a kalite kontras bay imaj ki fasil entèprete. Pwezantasyon echantiyon se senp, echantiyon yo ta dwe pwòp epi de preferans elektrik kondwi ak nonmagnetic. Izolan sifas lakòz pwoblèm ak chaj satire. Sa a mande pou swa pi ba vòltaj akselerasyon pou gwo bout bwa a (ki gen sansiblite pi ba) oswa yon kouch oksilyè nan sifas la pa yon fim kondans mens, tankou yon fim lò. Pou analiz fim mens SEM a se yon zouti ki apwopriye pou morphologie D 'nan sifas fim ak mikrostruktur nan seksyon kwa fim.

Elektwonik spèktroskopi pou analiz chimik

Spèktroskopi elèktwonik pou analiz chimik (ESCA), ke yo rele tou X-ray spektroskopi Photoelectron XPS (XPS), se yon zouti sifas sansib pou analiz eleman kote echantiyon an se fotografi monokrom x-ray. Foton yo lakòz emisyon nan elektwon ak enèji karakteristik kinetik depann sou eleman diferan prezan nan sifas la echantiyon. Deteksyon nan enèji sa yo ka bay yon kalitatif kòm byen ke yon analiz quantitative nan eleman yo nan echantiyon an. Epitou eta chimik nan atòm echantiyon yo ka detèmine nan chanjman chimik, sa vle di chanjman an nan enèji obligatwa nan yon elèktron lè atòm la mare nan yon lòt atòm. Avèk sputtering ak analiz pa vire pwofondè pwofil nan konpozisyon an echantiyon ka jwenn.

X-ray diffraction

X-ray diffraction (XRD) se yon teknik analiz versatile materyèl pou materyèl cristalline. Gen kèk egzanp sou ki sa XRD ka itilize pou yo se: detèminasyon konstan yo lasi, idantifikasyon nan sibstans ki sou sèks, analiz faz ak mezi nan gwosè grenn jaden ak estrès intrinsèks.

Lide a dèyè x-ray diffraction se ke yon kristal, ak estrikti regilyèman repete li yo, ap diffracté radyasyon elektwomayetik ak yon longèdonn nan gwosè a menm jan distans entè-atomik kristal la, menm jan ak yon griyaj optik ap difikilte limyè vizib. Youn nan fason yo konprann diffraksyon an x-ray se konsidere atòm avyon yo nan kristal la kòm yon chemine nan miwa transparan. Ka diffraction a kounye a dwe trete tankou refleksyon nan avyon yo atòm kote chak avyon reflete yon pati nan radyasyon an pou ke pral gen plizyè refleksyon. Sa yo refleksyon pral entèfere konstriktif lè yo nan faz, sa vle di diferans lan nan longè chemen egal yon miltip enjenyè nan yon longèdonn. Sa rive sèlman lè ang ensidans la satisfè lalwa Bragg la: 2 d sin θ = nλ , kote d se distans ki genyen ant de avyon atòm adjasan, θ se ang lan Bragg, n se yon nonb antye, epi λ se longèdonn x-ray. Pou tout ang lòt pral gen yon entèferans destriktif ak refleksyon pa gen okenn.

Kòm gen plizyè kouche nan avyon atòm ki gen diferan espas nan yon sibstans cristalline pral gen refleksyon fò nan plizyè direksyon pou yon echantiyon polykristalin. Chak refleksyon fò gen de pwopriyete, ang diffraction ak entansite, ak done sa yo ka konpare ak baz done ak yon sibstans enkoni ak estrikti kristal li yo ka detèmine.

Nan ka fim trè mens entansite a nan refleksyon yo soti nan fim nan ka tèlman fèb ke yo pral nwaye nan radyasyon an background, egzanp nan substra a. Pwoblèm sa a ka evite lè l sèvi avèk yon metòd ensidans patikilyè, GI-XRD, ki vle di ensidans x-reyon yo gen yon ang ki piti anpil ki gen rapò ak sifas la ak sa a ogmante entansite a pou teknik la vin pi plis sifas sansib.

Lè yo sèvi ak yon Goebel glas paralèl ensidans x-reyon yo jwenn ki bay pi wo entansite ak senplifye GI-XRD. Pou yon òdinè XRD sa a tou fè li posib analize echantiyon ki pa plat.

Dyaman an dyaman

Yon pwofil dyaman itilize pou mezire brutality sifas la ak epesè fim. Prensip la se pou avanse pou pi yon dyaman ak yon chaj anpil ti sou sifas la ak acoustically dosye pozisyon an dyetetik vètikal kòm yon fonksyon pozisyon orizontal la.

Pou jwenn yon mezi serye nan epesè a nan yon fim mens dwe gen yon etap trè diferan soti nan sifas orijinal la substra nan fim nan. Sinon etap la pa ka distenge soti nan brutality sifas si sa a se twò wo. Tankou yon etap ou ka jwenn nan masking yon zòn anvan depo a oswa pa etching apre sa. Pou yon pwofil bon yon valè tipik nan rezolisyon an vètikal se 5 Å, men sa a ka limite posiblite pou mezire gwo varyasyon vètikal. Tipik epesè maksimòm makimab se anviwon 15 μm pou pwofesyonèl pwofesyonèl yo.

Analiz de pwopriyete yo mekanik nan fim mens

Pami diferan pwopriyete mekanik nan fim mens, dite a se youn nan pi enpòtan an. Dite a se sepandan se pa yon pwopriyete ki ka detèmine detanzantan, espesyalman pa pou fim mens. Premye a tout valè dite a depann sou teknik la mezi. Tout teknik gen ladan yon endant nan yon materyèl difisil (egzanp dyaman) ki se bourade nan materyèl la teste pa yon chaj fiks. Valè a dite se Lè sa a, kalkile nan chaj la ak zòn (reyèl oswa projetée) oswa pwofondè nan endis la. Andedan an ka gen diferan fòm (tankou piramid) ak chenn chaj diferan ki bay rezilta ki pa ka konpare dirèkteman. Pou fim mens enfliyans nan substrats yo konplitché mezi yo dite ak diminye enfliyans sa a, teknik mezi mikwojenite yo ap travay, kote anpil ti chaje (0.01 - 10 N) yo te itilize. De nan teknik ki pi komen mikwojenite yo se mikwo Vickers ak Knoop. Tou de teknik sèvi ak indiferan piramid men Knoop sèvi ak yon piramid ki long ki bay endentasyon absoli pase Vickers endant a fè. Malgre ti charj yo mezi mikwojès yo bay pou fim mens dite fim sistèm lan ak substra. Pou detèmine dite fim lan sèlman li ka swa ap kalkile nan dite nan substrat la kouvwi ak dite nan substrate la enkize lè l sèvi avèk yon modèl, egzanp modèl la Jönsson-Hogmark, oswa ou kapab jwenn pa yon teknik nanoindentation. Nan teknik sa yo anpil ti charj (yon kèk mN) yo te itilize pou gwosè yo nan endentasyon yo vin piti anpil paske nan gwo kontribisyon nan deformation elastik. Pa nanoindentation entansyon yo ka nan lòd la nan 100 nm ak sa a se ti ase pou fè pou evite enfliyans nan substrats yo pou fim μm epè, men endentasyon yo pa ka mezire optik tankou nan yon tèsteur mikwòb konvansyonèl yo. Nan yon nanoindenter se relasyon ki genyen ant chaj la ak deplasman (pwofondè) nan endè a anrejistre kontinyèlman pandan chaj la tout antye ak sik dechaje. Soti nan sa yo koube / dechaje koub se pa sèlman fim nan fim ka jwenn, men tou elastik la (oswa Young) modil, sa vle di kapasite nan yon materyèl ki kenbe tèt ak deformation elastik. Valè de pwopriyete sa yo ka kalkile lè l sèvi avèk yon modèl pa Oliver ak Pharr.