Experimentelle Untersuchung des Systems Eindringkörperspitze-Schicht-Substrat beim instrumentierten Eindringversuch im Nano-Bereich

纳米级仪器渗透测试中压头尖端-层-基底系统的实验研究

• 批准号: 12919428
• 负责人: Dr.-Ing. Konrad Herrmann
• 金额: --
• 依托单位: Arbeitsgruppe 5.12: Härtemesstechnik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2007-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/12919428?language=en
• 关键词: Experimentelle; Untersuchung; des; Systems; Eindringk

Eindringversuche werden umfassend eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen zu charakterisieren. Mit den raschen Fortschritten in der Nanotechnologie wird der instrumentierte Eindringversuch im Nano-Bereich zunehmend eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften kleiner Werkstoffvolumina, wie z. B. von dünnen Schichten, die für Schutz- und/oder funktionelle Zwecke in Mikrosystemen, mikroelektromechanischen Systemen (MEMS), magnetischen/optischen Datenspeichern usw. eingesetzt werden, zu messen. Der Eindringvorgang kann jedoch nicht gründlich beschrieben werden, weil eine zuverlässige experimentelle Methode fehlt, mit der man das dynamische Verhalten in einem System Eindringkörperspitze-Schicht-Substrat beim instrumentierten Eindringversuch im Nano-Bereich in situ und in Echtzeit untersuchen kann. Hier wird ein wissenschaftliches Gerät vorgeschlagen, um das Verhalten des Systems Eindringkörperspitze-Schicht-Substrat zu studieren, das einen typischen Nanoindentor mit einem metrologischen 3D-Bilderzeugungssystem der Interfacedeformation (3D Metrological Interface Deformation Imaging, abgekürzt: 3D-M1DI) kombiniert. Das 3D-MIDI-System beruht auf der differentiellen konfokalen Laserscan- Mikroskopie. Im Falle eines transparenten Schicht-Substrat-Systems kann die SDDeformation an den Interfaces des Schicht-Substrat-Systems, die durch den Eindringvorgang hervorgerufen wurde, mittels des 3D-MIDI-Systems in Echtzeit beobachtet werden. Ferner können die Geometrie der Eindringkörperspitze und ihre Verformung während des Eindringvorgangs in situ bestimmt werden. Das Ziel der vorgeschlagenen Forschung besteht darin, eine experimentelle Möglichkeit zu schaffen, um die vorhandenen Modelle des instrumentierten Eindringversuchs überprüfen zu können. Ferner können während des Eindringvorgangs Unstetigkeitsphänomene, wie Knicke und Pop-ins in der Prüfkraft- Eindringtiefen-Kurve näher untersucht werden. Die Verifizierung von Modellen des instrumentierten Eindringversuchs ist eine wichtige Voraussetzung, um Grundlagen für die Entwicklung eines virtuellen Normals dieses Eindringversuchs zu schaffen. Mit Hilfe dieses virtuellen Normals können Messabweichungen der Messeinrichtung einschließlich geometrischer Abweichungen des Eindringkörpers bestimmt werden. Auf dieser Grundlage sollen die Kalibrierverfahren für Indentation-Messgeräte (vor allem im Nano-Bereich) vervollkommnet werden, um so zur notwendigen Genauigkeitssteigerung des instrumentierten Eindringversuchs beizutragen. Weiterhin kann das 3D-MIDI-System für Grundlagenuntersuchungen eingesetzt werden, um aus dem instrumentierten Eindringversuch (mit den Parametern Prüfkraft, Eindringtiefe, Zeit) die Parameter des Zugversuchs (Spannung, Dehnung) abzuleiten. Der Vorschlag ist eine typische interdisziplinäre Forschung, weil er Optik, Fertigungsmesstechnik, Fertigungstechnik, Festkörpermechanik, Dünnschichtphysik und Werkstoffwissenschaften miteinander verbindet. Es wird eindeutig erwartet, dass der Vorschlag eine zuverlässige Grundlage für die Messung der mechanischen Eigenschaften von Grundwerkstoffen und/oder kleinen Materialvolumina schafft, die für die gegenwärtige und künftige Mikrosystemtechnik entscheidend ist. Außer der industriellen Bedeutung wird die vorgeschlagene Forschung auch erhebliche physikalische Einsicht in die Prozesse, die während des Eindringens in ein Schicht- Substrat-System ablaufen, liefern.

一个韦尔登必须有一个特征，即工件本身的机械特性。在纳米技术的研究中，纳米材料的测试仪器可以改善材料的力学特性，例如：B。von dünnen Schichten，die für Schutz- und/oder funktionelle Zwecke in Mikrosystemen，mikroelektromechanischen Systemen（MEMS），magnetischen/optischen Datenspeichern usw.一个韦尔登，就能把他送出去。Der Eindringvorgang kann jedoh nicht gründlich beschrieben韦尔登，weil eine zuverläsouth experimentelle Methode fehlt，mit der man das dynamische Verhalten in einem System Eindringkörperspitze-Schicht-Substrat beim instrumentierten Eindringversuch in Nano-Bereich in situ und in Echtzeit untersuchen kann.在此，我们将研究一种具有普遍意义的方法，即研究一种典型的纳米压痕仪，该纳米压痕仪与一种测量界面变形的三维图像系统（3D Metrological Interface Deformation Imaging，简称：3D-M1 DI）相结合。该3D成像系统可用于差分激光扫描。在一个可移植的三维基片系统中，可以通过三维基片系统的三维变形和基片系统的接口，在韦尔登环境中实现三维基片系统。Ferner können die Geometrie der Eindringkörperspitze und ihre Verformung während des Eindringvorgangs in situ bestimmt韦尔登. Das Ziel der vorgeschlagenen Forschung besteht darin，eine experimentelle Möglichkeit zu schaffen，um die vorhandenen Model des instrumentierten Eindringversuchs überprüfen zu können.在Prüfkraft- Eindringtiefen-Kurve中，Knicke和Pop-ins被韦尔登取代。Die Verifizierung von Modellen des instrumentierten Eindringversuchs ist eine wichtige Voraussetzung，um Grundlagen für die Entwicklung eines virtuellen Normals dieses Eindringversuchs zu schaffen. Mit Hilfe dieses virtuellen Normals können Messabweichungen der Messeinrichtung einschließlich geometrischer Abweichungen des Eindringkörpers bestimmt韦尔登. Auf dieser Grundlage sollen die Kalibrierververfahren für Indentation-Messgeräte（vor allem im Nano-Bereich）vervollkommnet韦尔登，um so zur notwendigen Genauigkeitssteigerung des instrumentierten Eindringversuchs beizutragen.此外，还可以使用基于韦尔登的三维测量系统，通过测量工具（带有参数Prüfkraft、Eindringtiefe、Zeit）来确定齿轮（Spannung、Dehnung）的参数。Der Vorschlag ist eine typische interdisziplinäre Forschung，weil er Optik，Fertigungsmesstechnik，Fertigungstechnik，Festkörpermechanik，Dünnschichtphysik und Werkstoffwissenschaften miteinander verbindet. Es wird eindeutig erwartet，dass der Vorschlag eine zuverläszing Grundlage für die Messung der mechanischen Eigenschaften von Grundwerkstoffen und/oder kleinen Materialvolumina schafft，die für die gegenwärtige und künftige Mikrosystemtechnik entscheidend ist.在工业生产过程中，真空化学研究也会在过程中产生物理学上的影响，在一个化学物质系统中，真空化学研究也会发生变化。