이온 스퍼터링에 응용 프로그램, 레이저 절제하고, Tribology 실험 : 화이트 빛 간섭 측정법에 의한 표면 수정의 특성

Summary

하얀 빛 현미경 간섭 측정법은 표면의 지형을 측정하기위한 광학, noncontact 빠르고 방법입니다. 과 재료 과학에 이온 빔 스퍼터링 또는 레이저 박리 볼륨과 깊이를 결정하기 위해, 그것은 방법은 마찰 테스트 샘플에 상처가 분석 착용 기계적 마모 분석,으로 적용 할 수있는 방법을 표시합니다.

Abstract

재료 과학 및 공학은 마이크로 미터 측면 해상도로 표면 지형의 정량적 측정을 얻기 위해 종종 필요합니다. 측정 된 표면에서 3D 지형지도 이후 필요한 정보를 추출하는 소프트웨어 패키지의 다양한을 사용하여 분석 할 수 있습니다.

이 글에서 우리가 얼마나 하얀 빛 간섭 측정법, 및 일반 표면 분석 소프트웨어와 함께 일반적으로 광학 profilometry (OP)를 설명, 재료 과학 및 엔지니어링 작업에 사용할 수 있습니다. 이 문서에서는 질량 분광법의 표면 수정에 대한 조사를하고, tribology 및 윤활에 현상을 착용을위한 하얀 빛 간섭 측정법의 응용 프로그램의 수는 시연됩니다. 우리는 에너지가 넘치는 이온 (스퍼터링) 및 레이저 조사 (절제)뿐만 아니라, 마찰 시험 표본의 마모의 전 현장 측정 반도체와 금속의 상호 작용의 제품을 특성화한다. 특히, 우리는 논의 할 것이다 :

1. 이러한 스퍼터링 속도 / Si 및 잘라 내기에서 수율 측정 및 이후의 시간에 깊이 변환 등의 전통 이온 스퍼터링 기반의 질량 분광법의 측​​면.
2. 반도체 표면 femtosecond 레이저 조사의 상호 작용의 양적 특성의 결과. 이러한 결과는 증발 재료의 수량은 펄스 당 펄스 지속 시간과 에너지를 통해 공부하고 제어 할 수 있습니다 절제 질량 분광법과 같은 응용 프로그램에 중요합니다. 따라서, 분화구 형태를 결정하여 하나는 실험 설정 조건 대 깊이와 측면 해상도를 정의 할 수 있습니다.
3. 2 차원, 그리고 마찰의 결과로 발생 및 테스트를 착용 표면 마모의 정량적 측정의 표면 거칠기 매개 변수의 측정.

일부 고유 단점이 가능 유물, 그리고 하얀 빛의 불확실성 평가간섭 측정법의 접근 방식은 논의하고 설명합니다.

Introduction

전자, 구조적 및 화학적 : 고체 물질의 표면은 큰 범위의 해당 재료에 대한 관심의 속성을 결정합니다. 연구의 많은 분야에서 물질의 추가 (펄스 레이저 / 마그네트론 스퍼터링 증착, 물리적 / 화학적 기상 증착에 의한 예를 들어, 박막 증착), 물질의 제거 (반응성 이온 에칭, 이온 스퍼터링, 레이저 애블 레이션 등) 또는 일부 다른 프로세스가 특징해야합니다. 또한, 에너지가 넘치는 빛의 펄스 또는 대전 입자와 상호 작용을 통해 표면 수정은 수많은 응용 프로그램을 보유하고 있으며 기본적인 관심입니다. Tribology, 마찰과 마모의 연구 관심의 또 다른 영역입니다. benchtop 규모에서 마찰 테스트 형상의 수많은 존재합니다. 비 등각 연락처 형상이 사용 될 수 있으며, 공 또는 실린더는 하락 또는 시간의 길이를 들면, 평평한 표면, 다른 공, 또는 실린더에 대해 회전하고, 제거 물질의 양이 날이 될 수 있습니다asured. 마모 상처 세 차원과 자연의 불규칙하기 때문에, 광학 profilometry 정확한 마모 볼륨 측정을 얻기에 적합한 유일한 방법 일 수 있습니다. 일반적인 분석 작업은 표면 거칠기 매개 변수, 단계 높이, 소재, 볼륨의 손실, 트렌치의 깊이 등을 포함, 모두는 간단한 2D 및 3D 지형 시각화에 추가로 얻을 수 있습니다.

Protocol

1. 일반 WLI 스캔을위한 하드웨어 정렬

WLI를 통해 양적 정보를 얻으려면 다음 단계 지침 역할을 할 수 있습니다. 이 연산자는 간섭 운영의 기본 지식을 가지고하는 것으로 간주됩니다. 가이드 라인에 관계없이 특정 악기의 일반적인 현상입니다. 일부 조사의 경우 표본은 평면됩니다. 다른 들어, 표본이 굽어 될 수 있습니다.

1. 똑바로 직면하고있는 기능 (이온 분화구, 이온 빔 / ablated 자리를 스퍼터링, 또는 상처를 착용)과 함께 무대에서 샘플을 놓습니다. 낮은 배율 목표를 사용하고 여기에 악기를 초점을 맞 춥니 다. 가장 해상도가 관심의 대상이 크게 화면을 채우하는 이미지를 얻을 경우, 공의 예를 들어 그림 2를 참조하십시오.
2. 간섭 가장자리 관심의 기능 근처에 나타납니다 있도록 시편의 수직 위치를 조정합니다. 평평한 표면의 경우는 표본이 비행기가 perpendicul이되도록 기울되는 것이 바람직하다광학 축에 AR은 프린지 간격이 큰 것입니다 즉. 곡선 표면 (예 : 공)의 경우, 표본은 그 가장자리는 중앙에는 그림 3에서와 같이 기능 위치하고 있습니다 지향해야합니다.
3. 악기 지침에 따라 검....

Results

그림 1은 본 연구에 사용 된 간단한 profilometer의 사진 :. 여러 목적의 터렛이 그림에서 볼 수있다. 두 목표는 (10X와 50x) 표준이며, 두 Mirau 목표 (10X와 50x)입니다. 이 현미경은 0.62의 스텝 현명한 확대 배율, 1.00, 1.25, 또는 2.00을 선택 할 수 중간 배율 기능이 있습니다. 큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오 .

Discussion

예 1

WLI는 널리 마찰 작품의 표면 특성에 사용하지만, 실제로 많은 연락처 형상에 대한 마모 볼륨의 양적 측정을위한 강력한 방법입니다하지 않습니다. WLI는 여러 시각화 소프트웨어 패키지 중 하나를 사용하여 분석 할 수있는 표면의 전체 3D 표현을 생산하고 있습니다. 이 패키지는 측정의 다양한 유형을 수행 할 수 할 수 있습니다. 더 큰 측면 해상도를 들어, 이미지는 μm의 해상도로, 광역 정보 (여러 mm) 생산하기 위해 함께 "바느질"할 수 있습니다.

비 마찰 일을, WLI는 AFM 또는 기타 연락처 수단을 사용하여 측정하기가 어렵 표면 기능을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 푸 외이 있습니다.시 표면의 micromachining에 GA 이온 빔 매개 변수의 효과를 공부했습니다. AFM은 표면 프로파일을 측정하기 위해 사용되었지만, 결과는 AFM의 캔틸레버 끝의 제한된 수직 범위에 따라 제한되었고,로 인한.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
단결정시의 기판, 갈륨 비소 및 잘라 내기			스퍼터링과 절제를위한
순수 금속 합금			tribology 예제