Механические свойства тонких пленок

Тонкие пленки активно применяются в качестве защитных и износостойких покрытий для широкого спектра объектов. Корректное измерение механических свойств таких пленок без влияния подложки является актуальной задачей в современных системах контроля качества изделий. СЗМ «НаноСкан-4D» позволяет проводить измерения твердости пленок различными методами для широкого диапазона толщин. Наиболее распространенным методом измерения физико-механических свойств тонких пленок сегодня является метод измерительного индентирования, реализованный в «НаноСкан-4D».

Однако существует ряд факторов, приводящих к методическим ошибкам для данного метода измерения. Наиболее критичными из них являются шероховатость поверхности, остаточные напряжения и так называемый «эффект подложки», заключающийся в том, что для системы пленка-подложка регистрируемый отклик материала при измерении зависит как от свойств пленки, так и от свойств подложки.
Метод склерометрии (нанесение и анализ царапин) имеет ряд преимуществ перед методами вдавливания при измерении твердости пленок на наномасштабе. Непосредственное наблюдение остаточного следа царапины методом СЗМ позволяет минимизировать влияния преобладающей упругой деформации, характерной для методов индентирования. Царапание с переменной нагрузкой (Рис.1) дает возможность определить сразу несколько параметров пленки в рамках одной измерительной процедуры: область упругого взаимодействия, пороговую нагрузку, при которой начинается пластическая деформация (появляется видимый след на поверхности), отслоение и деламинацию пленки.

Алмазоподобная пленка на кремниевой подложке.