江西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試原理

量子效應(yīng)決定物理系統(tǒng)內(nèi)個(gè)別原子間的相互作用力。在納米力學(xué)中用一些原子間勢(shì)能的平均數(shù)學(xué)模型引入量子效應(yīng)。在經(jīng)典多體動(dòng)力學(xué)內(nèi)加入原子間勢(shì)能提供了納米結(jié)構(gòu)和原子尺寸決定性的力學(xué)模型。數(shù)據(jù)方法求解這些模型稱為分子動(dòng)力學(xué)（MD），有時(shí)稱為分子力學(xué)。非決定性數(shù)字近似包括蒙特卡羅，動(dòng)力蒙卡羅和其它方法?，F(xiàn)代的數(shù)字工具也包括交叉通用近似，允許同時(shí)和連續(xù)利用原子尺寸的模型。發(fā)展這些復(fù)雜的模型是另一應(yīng)用力學(xué)的研究課題。納米力學(xué)測(cè)試可用于研究納米顆粒在膠體、液態(tài)等介質(zhì)中的相互作用行為。江西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試原理

當(dāng)前納米力學(xué)主要應(yīng)用的測(cè)試手段是納米壓痕和基于原子力顯微鏡(AFM) 的力—距離曲線方法，實(shí)際上還有另外一種基于AFM 的納米力學(xué)測(cè)試方法——掃描探針聲學(xué)顯微術(shù)(atomic force acoustic microscopy，AFAM)。AFAM具有分辨率高、成像速度快、相對(duì)誤差低、力學(xué)性能敏感度高等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前AFAM 的應(yīng)用還不夠普遍，相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)AFAM 了解和使用的還不多。為此，我們?cè)谇捌谘芯康幕A(chǔ)上，經(jīng)過(guò)整理和凝練，形成了這部專著，目的是推動(dòng)AFAM這種新型納米力學(xué)測(cè)量方法在國(guó)內(nèi)的普遍應(yīng)用。廣西表面微納米力學(xué)測(cè)試應(yīng)用在納米力學(xué)測(cè)試中，常用的儀器包括原子力顯微鏡、納米硬度儀等設(shè)備。

納米壓痕技術(shù)也稱深度敏感壓痕技術(shù)（Depth-Sensing Indentation， DSI)，是較簡(jiǎn)單的測(cè)試材料力學(xué)性質(zhì)的方法之一，可以在納米尺度上測(cè)量材料的各種力學(xué)性質(zhì)，如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應(yīng)變硬化效應(yīng)、粘彈性或蠕變行為等。納米壓痕理論，納米壓痕試驗(yàn)中典型的載荷-位移曲線。在加載過(guò)程中試樣表面首先發(fā)生的是彈性變形，隨著載荷進(jìn)一步提高，塑性變形開始出現(xiàn)并逐步增大；卸載過(guò)程主要是彈性變形恢復(fù)的過(guò)程，而塑性變形較終使得樣品表面形成了壓痕。圖中Pmax 為較大載荷，hmax 為較大位移，hf為卸載后的位移，S為卸載曲線初期的斜率。納米硬度的計(jì)算仍采用傳統(tǒng)的硬度公式H =P/A。式中，H 為硬度 (GPa)；P 為較大載荷 ( μ N)，即上文中的 P max ；A 為壓痕面積的投影(nm2 )。

微納米材料力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)是一種用于機(jī)械工程領(lǐng)域的科學(xué)儀器，于2008年11月18日啟用?？v向載荷力和位移。載荷力分辨率：3nN（在施加1μN(yùn)的條件下）；較小載荷接觸力：＜100nN；較大載荷：10mN；位移分辨率：0.0004nm；較小位移：＜0.2nm；較大位移：5μm；熱漂移：＜0.05nm/s（在室溫條件下）。 橫向載荷力和位移。載荷力的分辨率：0.5μN(yùn)；較小橫向力：＜5μN(yùn)；較大橫向力：2mN；位移分辨率：3nm；較小位移：＜5nm；較大位移：15μm；熱漂移：＜0.05nm/s（在室溫條件下）。磨損面積范圍：4μm x 4μm 到 60μm x 60μm；磨損速率：≤180μm/s；縱向載荷范圍：100nN – 1mN。X-Y stage。納米力學(xué)測(cè)試的結(jié)果可以為新材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供重要參考。

除了采用彎曲振動(dòng)模式進(jìn)行測(cè)量外，Reinstadtler 等給出了探針扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模式測(cè)量側(cè)向接觸剛度的理論基礎(chǔ)。通過(guò)同時(shí)測(cè)量探針微懸臂的彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，Hurley 和Turner提出了一種同時(shí)測(cè)量各向同性材料楊氏模量、剪切模量和泊松比的方法。Killgore 等提出了利用軟探針的高階模態(tài)進(jìn)行AFAM 定量化測(cè)試的方法，可以使探針施加在樣品上的力減小到10 nN，極大地?cái)U(kuò)展了這一方法的應(yīng)用范圍。Killgore 和Hurley提出了一種新的脈沖接觸共振的方法，將接觸共振與脈沖力模式相結(jié)合，不只能測(cè)量探針的接觸共振頻率和品質(zhì)因子，還可以測(cè)量針尖樣品之間黏附力的大小。納米力學(xué)測(cè)試可以幫助研究人員了解納米材料的疲勞行為，從而改進(jìn)納米材料的設(shè)計(jì)和制備工藝。四川汽車納米力學(xué)測(cè)試市場(chǎng)價(jià)格

納米力學(xué)測(cè)試在航空航天領(lǐng)域，為超輕、強(qiáng)度高材料研發(fā)提供支持。江西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試原理

納米壓痕儀的應(yīng)用，納米壓痕儀可適用于有機(jī)或無(wú)機(jī)、軟質(zhì)或硬質(zhì)材料的檢測(cè)分析，包括PVD、CVD、PECVD薄膜，感光薄膜，彩繪釉漆，光學(xué)薄膜，微電子鍍膜，保護(hù)性薄膜，裝飾性薄膜等等?；w可以為軟質(zhì)或硬質(zhì)材料，包括金屬、合金、半導(dǎo)體、玻璃、礦物和有機(jī)材料等。半導(dǎo)體技術(shù)(鈍化層、鍍金屬、Bond Pads)；存儲(chǔ)材料(磁盤的保護(hù)層、磁盤基底上的磁性涂層、CD的保護(hù)層)；光學(xué)組件(接觸鏡頭、光纖、光學(xué)刮擦保護(hù)層)；金屬蒸鍍層；防磨損涂層(TiN， TiC， DLC， 切割工具)；藥理學(xué)(藥片、植入材料、生物組織)；工程學(xué)(油漆涂料、橡膠、觸摸屏、MEMS)等行業(yè)。江西半導(dǎo)體納米力學(xué)測(cè)試原理