مقالة منهجية

قياس صلابة الكمي المجهزة AFM-تسنن

9.4K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/54706

⸱

نوفمبر 22, 2016

1School of Energy, Materials and Chemical Engineering, KoreaTech, Korea University of Technology and Education

في هذه المقالة

ملخص

يصف هذا البروتوكول التجريبي كيف يمكن استخدام الفحص المجهري للقوة الذرية لقياس الصلابة على مقياس النانومتر الحقيقي واكتشاف أحداث اللدونة الذرية المفردة.

الملخص

في هذا العمل ، يتم تطبيق مزيج من الفحص المجهري للقوة الذرية غير المتصلس المعدل بالسعة والتحليل الطيفي للقوة الذرية لقياسات الصلابة الآلية على سطح Au (111) مع الدقة الذرية لأحداث اللدونة الفردية. يتم وصف إجراء تجريبي دقيق يتضمن اختيار مستشعر القوة ، ومعايرته ، ومعايرة نظام الكشف عن انحراف الكابولي ، وتقليل الانجراف الآلي لقياسات دقيقة وقابلة للتكرار لمسافة القوة. أيضا ، يتم تقديم طريقة لتحليل البيانات تسمح باستخراج منحنيات اختراق القوة من منحنيات مسافة القوة المسجلة. يعرض المنحنى النموذجي نظام تشوه مرن واضح حتى حدث اللدونة الأول ، أو المنبثق ، بطول يتراوح بين واحد إلى اثنين من متجهات برجر. تظهر أحداث اللدونة اللاحقة نفس الحجم. يتم استخراج عمل اللدونة بشكل أكبر من القياسات. أخيرا ، يتم تحديد الصلابة بالاشتراك مع منحنى المسافة البادئة باستخدام صور الفحص المجهري للقوة الذرية غير الملامسة للمسافات البادئة المتبقية.

المقدمة

على مدار ال 150 عاما الماضية ، تم استخدام قيم الصلابة لتوصيف السلوك الميكانيكي للمواد والتنبؤ بأدائها في ظل ظروف التحميل المختلفة. تصف صلابة المادة مقاومة سطحها لاختراق مسافة بادئة أكثر صلابة. بالنسبة للمواد المعدنية ، تتعلق الصلابة بمقاومة تدفق البلاستيك.

على الرغم من أن تنفيذ اختبار الصلابة قد ثبت أنه سهل نسبيا ، إلا أن النتائج التي تم التوصل إليها كانت تجريبية إلى حد ما منذ فترة طويلة ، مما يجعلها غير قادرة على وصف الخصائص الجوهرية للمادة التي تم فحصها. كانت الطبيعة التجريبية لنتائج اختبار الصلابة نتيجة لاستخدام العديد من الأشكال الهندسية للمسافة البادئة ، ولكل منها مقياس صلابة مختلف الثابت. ومع ذلك ، فإن جميع مقاييس الصلابة التجريبية ، مثل اختبار صلابة برينل (HB) للمسافات البادئة الكروية واختبارات صلابة فيكرز (HV) و Knoop (HK) لأنواع مختلفة من الأهرامات رباعية الجوانب ، تشترك في شيء واحد: يتم تحديد رقم الصلابة من نسبة الحمل المطبق إلى المنطقة المطورة للمسافة البادئة المتبقية. في محاولة لربط صلابة المعادن بخصائصها الميكانيكية الأساسية ، تم تعريف الصلابة المقاسة باستخدام مسافة بادئة كروية على أنها نسبة الحمل المطبق إلى المساحة المتوقعة للمسافة البادئة المتبقية. قيمة الصلابة هذه ، والمعروفة أيضا باسم صلابة ماير (H) ، تساوي متوسط ضغط التلامس وترتبط ارتباطا مباشرا بقوة الخضوع للمعادن غير المتصلبةللعمل 1.

لطالما اقتصر اختبار الصلابة على المقياس الكلي ، وفي هذه الحالة تم قياس أحجام المسافات البادئة بالوسائل البصرية. تم التعرف على تطوير المسافة البادئة الآلية ، حيث يتم تسجيل منحنيات إزاحة القوة ، كبديل قيم لتحديد صلابة المادة ، على الرغم من أن حجم المسافة البادئة المتبقية قد يكون صغيرا جدا بحيث لا يمكن تصويره بدقة. في هذه الحالة ، يتم حساب المساحة المتوقعة للمسافة البادئة من إزاحة الطرف وفقا لما يسمى بوظيفة منطقة المسافةالبادئة 2. بسبب هذا التطور ، فإن تحليل انحناء منحنيات إزاحة القوة وحدوث أحداث اللدونة المميزة في شكل النوافذ المنبثقة يستخدم الآن على نطاق واسع لدراسة آليات تشوه البلاستيك على مقياس الميكرومتر ، مثل المسافة البادئةالنانوية 3.

من المقبول جيدا أن ناقلات التشوه البلاستيكي في المعادن ، أي الخلع ، تعمل على مقياس النانومتر. لفهم أنماط عملها على المستوى الذري ، هناك حاجة إلى تقنيات تجريبية جديدة ذات دقة ذرية. تم إجراء التحقيقات الأولية لأحداث اللدونة الذرية في الواجهات بين التباينات المفردة بحجم النانومتر وأسطح Au البلورية المفردة ذات الاتجاهات المختلفة بواسطة الفحص المجهري للقوة البينية (IFM) 4 ، 5. تم تطبيق المسافة البادئة للفحص المجهري للقوة الذرية (AFM) لمراقبة تنوي وانزلاق الخلع الفردي في KBr (100) بلورات مفردة6 ، Cu (100) 7 ، و Au (111) 8 ، 9. هناك ، لوحظت أحداث اللدونة الذرية على شكل منبثقة ، بأطوال تتراوح 1 Å. كما تم استخدام المسافة البادئة AFM لقياس صلابة النانو ومرونة جزيرة الذهب النانوية المزروعة على الميكا10. في هذا العمل ، وجد أن صلابة النانو أصغر من القيمة السائبة ولوحظ أنها تعتمد خطيا على منطقة المسافة البادئة. أيضا ، تم اقتراح بروتوكول قياس مفصل لتحديد صلابة الأسطح الصلبة ، مثل الكوارتز المنصهر والسيليكون ، عن طريق المسافة البادئة AFM مع ناتئ من الياقوت ذو الرأسالماسي 11. على وجه الخصوص ، تأخذ هذه الطريقة في الاعتبار عدم خطية كاشفات الانحراف الحساسة للضوء لانحراف الكابولي الكبير12. في الآونة الأخيرة ، تم الجمع بين المسافة البادئة AFM وتصوير AFM غير الملامس لتحديد الصلابة والآليات الأساسية للتشوه البلاستيكي لسطح بلوري أحادي Pt (111) وزجاج معدني قائم على Pt13. بالنسبة ل Pt (111) ، وجد أن آليات تشوه البلاستيك على مقياس النانومتر متوافقة مع الآليات المنفصلة التي تم إنشاؤها للمقاييس الأكبر. علاوة على ذلك ، وجد أن التشوه البلاستيكي بمقياس نانومتر للزجاج المعدني ليس منفصلا ، بل مستمرا وموضعيا للغاية حول طرف المسافة البادئة. كشفت هذه النتائج عن حد أقل لحجم الزجاج المعدني ، والذي لا يتم تحته آليات تحويل القص عن طريق المسافة البادئة. تم أيضا استخدام المسافة البادئة AFM لتحديد قيم صلابة العينات البيولوجية (مثل ألياف الكولاجين)14 والبوليمرات15 والبلورات الغروية16.

في العمل الحالي ، تم وصف إجراء تجريبي دقيق يتضمن اختيار مستشعر القوة ، ومعايرته ، ومعايرة نظام الكشف عن انحراف الكابولي ، وتقليل الانجراف الآلي لقياسات دقيقة وقابلة للتكرار لمسافة القوة. أيضا ، يتم تقديم طريقة لتحليل البيانات تسمح باستخراج منحنيات اختراق القوة من منحنيات مسافة القوة المسجلة. يتم عرض المزيد من النتائج التمثيلية ومناقشتها في ضوء النتائج الحديثة في مجال تشوه البلاستيك للأحجام الصغيرة.

في هذه التجربة ، تم استخدام مجهر القوة الذرية (AFM). حجر الزاوية في AFM هو مستشعر القوة المصنوع من الصغر (عادة شعاع ناتئ) ، مع طرف حاد في نهايته يبلغ نصف قطره عدة نانومترات. في التكوين الخاص للأداة المستخدمة في هذه التجربة ، يتم تركيب الكابول على ماسح ضوئي z كهربائي ، بينما يتم تثبيت العينة المراد فحصها على ماسح ضوئي x / y كهربائي. أثناء تصوير AFM ، يتم مسح طرف مستشعر القوة فوق عينة لتسجيل قوى التفاعل مع سطح العينة التي تؤدي إلى انحراف الكابولي وفقا لقانون هوك. يمكن قياس الانحراف الثابت أو الديناميكي للناتئ باستخدام كاشف انحراف الشعاع البصري ، الذي يتكون من صمام ثنائي ليزر ، ومجموعة من المرايا ، وصمام ثنائي ضوئي يحول انحراف الكابولي إلى جهد. أثناء التصوير ، يتم التحكم في الإشارة في الصمام الثنائي الضوئي بواسطة حلقة التغذية الراجعة للحفاظ على قوى التفاعل على سطح العينة ؛ ينتج عن ذلك تعديلات على موضع الماسح الضوئي Z ، والتي يتم تسجيلها وعرضها كصورة تضاريسية.

المتطلبات الأساسية للتجربة الموضحة أدناه هي أن الماسحات الضوئية الكهرضغطية لمجهر القوة الذرية تمت معايرتها جيدا وأن تظل الأداة في المختبر عند مستوى درجة حرارة ورطوبة ثابتة. يجب أن يدرك القارئ أنه اعتمادا على نموذج مجهر القوة الذرية ، قد يتعين تعديل بعض خطوات الإجراء التجريبي. على وجه الخصوص ، يتم إجراء جميع القياسات بعد ضبط نطاقات الماسحات الضوئية على "صغيرة" ؛ تسمح هذه الوظيفة بتقليل نطاق الماسح الضوئي X / Y إلى 5 × 5 ميكرومتر² ونطاق Z-Scanner إلى 4 ميكرومتر ، مما يضمن دقة على نطاقات صغيرة. هذه الوظيفة غير متوفرة في جميع AFM التجارية ولم يتم ذكرها في بقية النص.

لتحليل البيانات، يوصى باستخدام برنامج تحليل بيانات SPM المجاني Gwyddion17 وحزمة برامج Matlab18.

يقدم هذا البروتوكول وصفا للإجراء التجريبي الذي يجب اتباعه من أجل إجراء قياسات الصلابة الآلية بواسطة AFM. نظرا لأن التعامل مع AFMs التجارية المختلفة قد يختلف من نموذج إلى آخر ، يجب على القارئ الرجوع إلى الدليل المقدم من الشركة المصنعة ل AFM للحصول على إجراءات إعداد مفصلة ومعلومات البرامج. في النص التالي ، من أجل إعادة إنتاج التجربة الموصوفة ، يفترض أن القارئ على دراية بالتعامل مع AFM المعين المستخدم هنا.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. دور فعال مجموعة المتابعة والمعايرة

  1. دور فعال مجموعة المتابعة
    1. استخدام الكابولي المغلفة الماس صلب من نوع DT-NCLR أو CDT-NCLR مع أول تردد صدى مجانا و 0،1 ≥ 180 كيلو هرتز، وهو عامل الجودة س ≥ 300، والانحناء صلابة ك ≥ 40 نيوتن / متر.
    2. جبل ناتئ المحددة إلى حامل لقط المقدمة من قبل الشركة المصنعة فؤاد. عناية خاصة لوضع ناتئ بحيث محورها الطويل هو عمودي على اتجاه المسح السريع للفؤاد. بدلا من ذلك، الغراء ناتئ على حامل ناتئ المقدمة من قبل الشركة المصنعة AFM باستخدام الغراء الايبوكسي المزدوج المكون.
    3. جبل حامل ناتئ على رأس فؤاد واستخدام المجهر الضوئي المتوفرة عادة مع نظام AFM للتركيز على ناتئ فؤاد. الاختيار المزدوج المحور ناتئ الطويل هو عمودي على اتجاه المسح السريع. إن لم يكن، والعودة إلىالقسم 1.1.2.
    4. محاذاة شعاع الليزر بحيث ينعكس ذلك في نهاية ناتئ. رصد مبلغ الجهد في الثنائي الضوئي وإجراء الضبط الدقيق لتعظيم إشارة المبلغ. القيم إشارة مبلغ النموذجية هي في حدود 2 V.
    5. ضبط زوايا الميل الأفقي والرأسي في المرآة ذلك لتحقيق بقعة الليزر ينعكس في وسط الضوئي، حيث الفولتية المقابلة إلى تشريد الرأسي والأفقي ما يقرب من الصفر.
  2. معايرة
    1. إجراء مسح تردد لتحديد أول الانحناء صدى مجانا و 0،1 للتعزية.
    2. تحديد صلابة الانحناء للك ناتئ، وتحسب وفقا ل19
      (1) figure-protocol-1
      حيث E هو معامل يونغ، L هو طول ناتئ، ث هو عرض cantilمن أي وقت مضى، ور هو سمك. تحقيقا لهذه الغاية، وقياس الطول والعرض للناتئ بواسطة المجهر الضوئي أو المجهر الإلكتروني لتحسين دقة. حساب سمك ناتئ من أول تردد الحرة الانحناء صدى لها و 0،1، وفقا ل
      (2) figure-protocol-2
      حيث ρ هي كثافة الكتلة.
    3. حدد القيمة الافتراضية لحساسية الضوئي لنوع ناتئ معين ليتم استخدامها للتجربة في إعداد القائمة من فؤاد. جلب رأس ناتئ في اتصال مع العينة المرجعية في F الحمل ن = 10 ن ن عن طريق النقر على زر النهج.
    4. فتح القائمة قوة التحليل الطيفي في البرنامج AFM وتعيين التراجع النسبي وتمديد ض الماسح الضوئي إلى 50 نانومتر، وض الماسح الضوئي تراجع / تمديد إلى 0.3 ميكرون / ثانية. بذلك، تسجيل منحنى القوة لمسافات سوفتتكون أولا من تراجع للض الماسح الضوئي إلى 50 نانومتر بعيدا عن سطح العينة وبعد ذلك سلسلة من النهج والتراجع عن مسافة واحدة.
    5. تسجيل منحنى المسافة القوة مع المعايير المحددة المقترحة في 1.2.4 على سطح أملس وغير المتوافقة، مثل الماس النانو بلورية أو الياقوت، وذلك لتجنب الآثار تشوه العينة. للقيام بذلك انقر على زر تحصل عليها في القائمة قوة التحليل الطيفي للبرمجيات فؤاد.
    6. تناسب جزء مثير للاشمئزاز من منحنى القوة لمسافات مع وظيفة خطية، في القائمة معايرة البرمجيات فؤاد. المنحدر معكوس الخط المناسب يتوافق مع حساسية الضوئي S. استبدال قيمة العزم على القيمة الافتراضية من البرنامج أداة في القائمة معايرة البرنامج AFM بالضغط على زر معايرة تنفيذ.

إعداد 2. عينة

ملاحظة: عينة تقاس في ثيتتكون الصورة التجربة من 100 نانومتر سميكة، على نحو سلس بالذرة الاتحاد الافريقي (111) رقيقة نمت على الميكا بواسطة ترسيب البخار المادي.

  1. جبل العينة على صاحب العينة المغناطيسي المقدمة من قبل الشركة المصنعة الصك عن طريق الوجهين الشريط الكربون. من أجل تجنب الانجراف من العينة خلال القياسات، جبل العينة قبل يوم واحد من القياسات، وذلك للسماح الشريط الكربون الاسترخاء. بدلا من ذلك، جبل العينة على حامل مع طلاء الفضة، الذي يجف عادة في غضون بضع دقائق.
  2. جبل صاحب العينة المغناطيسي على الماسح الضوئي س / ص.

3. إجراء القياس

  1. ضبط وتيرة التذبذب قليلا خارج الرنين (في هذه التجربة و = 190.67 كيلو هرتز) والسعة التذبذب في A = 20 نانومتر ملاحظة أن هذه القيم يتم تعيين تلقائيا من قبل البرنامج أداة لهذا ناتئ معين. تعيين نقطة مجموعة التذبذب يدويا في مجموعة نقطة = 5 نانومتر.
  2. رسمناتئ نحو سطح العينة باستخدام الخطوة الحركية للفؤاد. تأكد من أن أجهزة الاستشعار القوة لا تتصادم مع سطح العينة. الحفاظ على ناتئ في التركيز خلال نهج الخشنة ووقف نهج الخشن قبل سطح العينة هو في التركيز المثالي.
  3. نهج تلقائيا استشعار القوة من خلال النقر على زر النهج. مرة واحدة سعة التذبذب وصلت نقطة مجموعتها، وغيض على استعداد لفحص تضاريس سطح العينة.
  4. تسجيل سلسلة من الصور الطوبوغرافية في مجالات تتراوح بين 5 × 5-1 × 1 μm² (إن وجدت، وضبط المنحدر من إشارة التضاريس عن طريق إمالة س / ص الماسح الضوئي). تأكد من أن الصور المتتالية لنفس المنطقة لا يحمل أي علامة من الانجراف وأن موقف ض الماسح الضوئي يبقى ثابتا تقريبا. إذا لم تكن هذه هي الحالة، يستمر التصوير حتى استقر النظام.
  5. مرة واحدة وقد استقر النظام وتم العثور على نحو سلس منطقة μm² 1 × 1، التراجع عن وأورثي استشعار بضعة ميكرومتر من سطح العينة عن طريق النقر على زر تتراجع.
  6. تحديد وضع قوة التحليل الطيفي في القائمة أداة ونقل استشعار القوة لمنتصف المحددة مسبقا في منطقة μm² 1 × 1، مع قوة وضع نقطة من 10 نانومتر. رصد موقف ض الماسحة الضوئية إلى أن يبقى ثابتا.
  7. حدد الشبكة 2 × 2 نقاط الذي يتوافق مع مركز المحددة مسبقا في منطقة μm² 1 × 1 المركز. تعيين المسافة بين نقطتين المجاورة المقبلة في 500 نانومتر.
  8. تعيين المسافة الماسح الضوئي النسبية تختلف 0-150 نانومتر بسرعة 300 نانومتر / ثانية ومن ثم التراجع على مسافة واحدة وبنفس السرعة. ونظرا لزاوية الميل للناتئ فيما يتعلق سطح العينة، وتطبيق تصحيح الميل عن طريق تحريك الماسح الضوئي الجانبي بواسطة Z × تان φ خلال عمودي Z تمديد الماسح الضوئي، حيث φ هي زاوية الميل 20.
    ملاحظة: هناك عدد قليل من معاهدحساب ruments للإمالة ناتئ في التحليل الطيفي قوتها أو وضع المسافة البادئة. وهذا هو الحال بالنسبة لفؤاد المستخدمة في هذا العمل.
  9. اضغط على زر البدء في البرنامج أداة لبدء الحصول على البيانات AFM المسافة البادئة.
  10. وبمجرد الانتهاء من قياسات AFM المسافة البادئة، التراجع عن استشعار القوة بضعة ميكرومتر بعيدا عن سطح العينة.
  11. حدد عدم الاتصال وضع فؤاد التصوير في القائمة أداة البرمجيات وكرر الإجراء الموضح في الأقسام 3.1 و 3.2.
  12. إجراء فحص على نفس 1 × 1 مساحة μm² كما في القسم 3.3 وذلك لتحديد الموضع الدقيق من المسافات البادئة. مسح سطح المزيد على مساحة nm² 500 × 500 لا يمكن أن يؤديها لصورة تزكي المتبقية بمزيد من التفصيل.

تحليل 4. البيانات

  1. معالجة الصورة
    1. معالجة الصور تضاريس سجلت حتى محاذاة خطوط في دير مسح سريعection على أساس الفرق المتوسط. استخدام دالة مضمنة من Gwyddion.
  2. حساب مساحة المسقط p من المسافات البادئة باستخدام وظيفة تحليل المسافة البادئة Gwyddion.
  3. تقدير شكل AFM غيض من الصور تضاريس المسافات البادئة باستخدام وظيفة تحليل غيض من Gwyddion. ثم المتوسط الصور شكل قمة وقياس نصف افتتاح الزاوية α في شكل قمة المتوسط.
  4. تحويل منحنيات القوة لمسافات إلى منحنيات قوة النزوح عن طريق حساب تشريد طرف δ وفقا ل13
    (3) figure-protocol-3
    حيث Z هو موقف الماسح الضوئي النسبي.
  5. الآن، رسم القوة مقابل تشريد طرف. منحنى الناتج عادة يعرض ما يسمى البوب ​​الإضافية، مع أطوال في حدود عدة 100 م، التي تتوافق مع أحداث اللدونة ذري. استخدم لأول مرة من تساالبريد البوب الإضافية لتحديد تشريد طرف في حدود مرنة δ شرم 4.
  6. تناسب الجزء المرن من منحنى القوة التشريد مع وظيفة الهرتزية 21.
    (4) figure-protocol-4
    حيث R هو نصف قطرها طرف وE '* هو انخفاض معامل المرونة، التي قدمها figure-protocol-5 ، مع M ق، ر كونها معامل المسافة البادئة من العينة ومن طرف، على التوالي. في هذه الحالة، المعلمة صالحة ل figure-protocol-6 .
  7. تمديد وظيفة مناسبة في نظام اللدونة وذلك لحساب عمل اللدونة W اللدونة من الفرق المساحية بين وظيفة مناسبة ومنحنى التجريبية 21.
  8. حساب صلابة من العينة وفقا ل1، 2
    (5) figure-protocol-7
    و
    (6) figure-protocol-8
    حيث F ن، الحد الأقصى هو الحمل القصوى المطبقة، ف هي المنطقة المتوقعة من المسافة البادئة المحسوبة في القسم 4.2، α هي الزاوية الشوط الأول للطرف المحسوبة في القسم 4.3، δ ايل هو النزوح طرف في اللدونة الأولى الحدث، وδ الحد الأقصى هو تشريد طرف القصوى (انظر القسم 4.4).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

في هذا العمل، تم احتساب صلابة الانحناء للك ناتئ وفقا لنظرية شعاع الهندسية 19. لمعين ناتئ المغلفة الماس المستخدمة في هذا العمل، وجدنا ك = 55.69 نيوتن / متر. لاحظ أننا أهملنا طلاء الماس. سمك الطلاء الماس 1-2 أوامر من حجم أصغر من سمك ناتئ، وبالتالي لا زيادة كبيرة في صلابة الانحناء لها (على الرغم من معامل يونج لها هو أكبر بكثير من السيليكون).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

تم عرض طريقة لإجراء سلسلة من الفتحات على الاتحاد الافريقي (111) سطح الأغشية الرقيقة مع AFM طرف الماس المغلفة. أجريت عدم الاتصال التصوير فؤاد وفؤاد تسنن مع استشعار قوة نفسه. متطلبات التصوير عدم الاتصال هي المستوى الاول تردد صدى مجانا و 0،1 ≥ 180 كيلو هرتز وعامل جودة عالية س ≥ 300. وفي AFM المسافة البادئة، فان القوة العمودية ليتم تطبيقها في نطاق عدة نيوتن الصغيرة، وكان الأمر يتطلب ناتئ مع صلابة عالية الانحناء. متطلبات إضافية من طرف ناتئ هو أنه مستقر ومقا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

A.C. ممتنة ل KoreaTech للدعم المالي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
AFM XE-100Park Instrumentsتوقفتعن مجهر القوة الذرية
CDT-NCLRNanoSensorsCDT-NCLRرافعة غير ملامسة مطلية بالماس موصلة
100 نانومتر غشاء رقيق Au (111) على MicaPhasis20020011غشاء رقيق ذهبي ناعم ذريا
بسمك

المراجع

  1. Tabor, D. The hardness of metals. , Oxford University Press. (1951).
  2. Nanoindentation. Fischer-Cripps, A. C. , 2nd, Springer. New York. (2004).
  3. Michalke, T. A., Houston, J. E. Dislocation Nucleation at Nano-Scale Mechanical Contacts. Acta Mater. 46 (2), 391-396 (1998).
  4. Kiely, J. D., Houston, J. E. Nanomechanical Properties of Au(111) (001), and (110) Surfaces. Phys. Rev. B. 57 (19), 12588(1998).
  5. Kiely, J. D., Jarausch, K. F., Houston, J. E., Russell, P. E. Initial Stages of Yield in Nanoindentation. J. Mater. Res. 14 (19), 2219-2227 (1999).
  6. Egberts, P., Bennewitz, R. Atomic Scale Nanoindentation: Detection and Indentification of Single Glide Events in Three Dimensions by Force Microscopy. Nanotechnology. 22 (42), 425703-1-425703-9 (2011).
  7. Filleter, T., Bennewitz, R. Nanometer Scale Plasticity of Cu(100). Nanotechnology. 18 (4), 044004-1-044004-4 (2007).
  8. Asenjo, A., Jaafar, M., Carrasco, E., Rojo, J. M. Dislocation mechanisms in the first stage of plasticity of nanoindented Au(111) surfaces. Phys. Rev. B. 73 (7), 075431(2006).
  9. Paul, W., Oliver, D., Miyahara, Y., Gruetter, P. Minimum threshold for incipient plasticity in the atomic-scale nanoindentation of Au(111). Phys. Rev. Lett. 110 (13), 135506(2013).
  10. Kracke, B., Damaschke, B. Measurement of nanohardness and nanoelasticity of thin gold films with scanning force microscope. Appl. Phys. Lett. 77 (3), 361-363 (2000).
  11. Sansoz, F., Gang, T. A force-mapping method for quantitative hardness measurements by atomic force microscopy with diamond-tipped sapphire cantilevers. Ultramicroscopy. 111, 11-19 (2010).
  12. Silva, E. C. C. M., Van Vliet, K. J. Robust approach to maximize the range and accuracy of force application in atomic force microscopes with non-linear position-sensitive detectors. Nanotechnolgy. 17 (21), 5525-5529 (2006).
  13. Caron, A., Bennewitz, R. Lower Nanometer-Scale Size Limit for the Deformation of a Metallic Glass by Shear Transformations Revealed by Quantitative AFM Indentation. Beilstein J. Nanotechnol. 6, 1721-1732 (2015).
  14. Andriotis, O. G., et al. Nanomechanical assesment of human and murine collagen fibrils via atomic force microscopy cantilever-based nanoindentation. J. Mech. Behavior Biomed. Mater. 39, 9-26 (2014).
  15. Bischel, M. S., Vanlandingham, M. R., Eduljee, R. F., Gillespie, J. W., Schultz, J. M. On the use of nanoscale indentation with the AFM in the identification of phases in blends of linear low density polyethylene and high density polyethylene. J. Mater. Sci. 35 (1), 221-228 (2000).
  16. Zhang, L., Wang, W., Zheng, L., Wang, X., Yan, Q. Quantitative characterization of mechanical property of annealed monolayer colloidal crystal. Langmuir. 32 (2), 451-459 (2016).
  17. Nečas, D., Klapetek, P. Gwyddion: An open-source software for SPM data analysis. Cent. Eur. J. Phys. 10 (1), 181-188 (2012).
  18. Hahn, B. H., Valentine, D. T. Essential Matlab for Engineers and Scientists. , 5th, Academic Press. (2013).
  19. Nonnenmacher, M., Greschner, J., Wolter, O., Kassing, R. Scanning Force Microscopy with Micromachined Silicon Sensors. J. Vac. Sci. Technol. B. 9 (2), 1358-1362 (1991).
  20. Cannara, R. J., Brukman, M. J., Carpick, R. W. Cantilever tilt compensation for variable-load atomic force microscopy. Rev. Sci. Instrum. 76 (5), 053706(2005).
  21. Johnson, K. L. Contact Mechanics. , Cambridge University Press. (1985).
  22. Mohr, M., et al. Young's Modulus, Fracture Strength, and Poisson's Ratio of Nanocrystalline Diamond Films. J. Appl. Phys. 116 (12), 124308-1-124308-10 (2014).
  23. Arnault, J. C., Mosser, A., Zamfirescu, M., Pelletier, H. Elastic recovery measurements performed by atomic force microscopy and standard nanoindentation on a Co(10.1) monocrystal. J. Mater. Res. 17 (6), 1258-1265 (2002).
  24. Cao, Y., et al. Nanoindentation measurements of the mechanical properties of polycrystalline Au and Ag thin films on silicon substrates: Effect of grain size and film thickness. Mater. Sci. Eng. A. 457 (1-2), 232-240 (2006).
  25. Lilleodden, E. T., Nix, W. D. Microstructural length-scale effects in the nanoindentation behavior of thin gold films. Acta Mater. 54 (6), 1583-1593 (2006).
  26. Corcoran, S. G., Colton, R. J., Lilleodden, E. T., Gerberich, W. W. Anomalous plastic deformation at surfaces: Nanoindentation of gold single crystals. Phys. Rev. B. 55 (24), R16057(1997).
  27. Van Vliet, K. J., Li, J., Zhu, T., Yip, S., Suresh, S. Quantifying the early stages of plasticity through nanoscale experiments and simulations. Phy. Rev. B. 67 (10), 104105(2003).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة