Karakterisering van Surface Wijzigingen door Wit Licht Interferometrie: Toepassingen in Ion sputteren, Laser Ablatie en Tribologie Experimenten

Summary

Wit licht microscoop interferometrie is een optische, contactloze en snelle methode voor het meten van de topografie van oppervlakken. Wordt getoond hoe de werkwijze kan worden toegepast in de richting mechanische slijtage analyse, waarbij slijtage littekens tribologische monsters worden geanalyseerd en in materiaalkunde om ionen sputteren of laserablatie volumes en diepte bepalen.

Abstract

In materiaalkunde is het vaak noodzakelijk om kwantitatieve metingen van oppervlakte topografie te verkrijgen met micrometer laterale resolutie. Van het gemeten oppervlak, 3D topografische vervolgens geanalyseerd met behulp van verschillende softwarepakketten de informatie die nodig extraheren.

In dit artikel zullen we hoe wit licht interferometrie en optische profilometrie (OP) in het algemeen, in combinatie met generieke oppervlakte-analyse software te beschrijven, kan worden gebruikt voor Materials Science and Engineering taken. In dit artikel wordt een aantal toepassingen van wit licht interferometrie voor onderzoek oppervlakmodificaties in massaspectrometrie, en slijtage verschijnselen in tribologie en smering aangetoond. We kenmerken de producten van de interactie van halfgeleiders en metalen met energetische ionen (sputteren), en laserbestraling (ablatie), en ex situ metingen van slijtage van tribologische proefstukken. Concreet bespreken we:

1. Aspecten van traditionele sputteren ion gebaseerde massaspectrometrie zoals sputteren rates / rendementen metingen Si en Cu en de daaropvolgende tijd tot diepteconversie.
2. Resultaten van de kwantitatieve karakterisatie van de interactie van femtosecondelaser bestraling met een halfgeleideroppervlak. Deze resultaten zijn belangrijk voor toepassingen zoals ablatie massaspectrometrie, waarbij de hoeveelheid verdampte materiaal kan worden onderzocht en geregeld via pulsduur en energie per puls. Dus, door het bepalen van de krater geometrie kan men definiëren diepte en laterale resolutie versus experimentele opstelling omstandigheden.
3. Metingen van oppervlakteruwheid parameters in twee dimensies en kwantitatieve metingen van het oppervlak slijtage die optreden als gevolg van wrijving en slijtage tests.

Aantal inherente nadelen, mogelijke artefacten, en onzekerheidsanalyse van het witte lichtinterferometrie aanpak zal worden besproken en toegelicht.

Introduction

Het oppervlak van vaste materialen bepaalt grotendeels eigenschappen van belang voor de materialen: elektronisch structureel en chemisch. In vele gebieden van onderzoek, de toevoeging van materiaal (bijvoorbeeld dunne film depositie van gepulseerde laser / magnetron sputtermethode, fysische / chemische dampafzetting), verwijderen van materiaal (reactive ion etching, ion sputteren, laserablatie, etc.), of andere processen moeten worden gekarakteriseerd. Bovendien, modificatie van het oppervlak door middel van interactie met energetische lichtpulsen of geladen deeltjes heeft tal van toepassingen en is van fundamenteel belang. Tribologie, de studie van wrijving en slijt....

Protocol

1. Hardware Alignment voor General WLI Scan

Kwantitatieve informatie via WLI te verkrijgen, kunnen de volgende stappen dienen als leidraad. Aangenomen wordt dat de operator basiskennis interferometer operatie. De richtlijnen zijn gemeenschappelijke, ongeacht het specifieke instrument. Voor sommige onderzoeken, zal het monster vlak zijn. Voor anderen kan het monster worden gebogen.

1. Het monster op het podium met de functie (ion sputterde krater, ionen / geablateerd spot, of draag litteken) naar recht omhoog. Gebruik een lage vergroting doel en de focus van het instrument op. Voor de beste resolutie te verkrijgen een beeld waarin ....

Results

Figuur 1 Foto van een eenvoudige profilometer gebruikt in deze studie:. Een meervoudige doelstelling revolver zichtbaar in het beeld. Twee doelstellingen zijn standaard (10x en 50x), en twee zijn Mirau doelstellingen (10x en 50x). Deze microscoop heeft een tussenliggende vergroting functie die stapsgewijze vergroting multipliers van 0,62, 1,00, 1,25, of 2,00 worden geselec.......

Discussion

Voorbeeld 1

WLI wordt niet wijd oppervlaktekarakterisering in tribologische werk, maar het is in feite een krachtige methode voor de kwantitatieve meting van slijtage volumes voor veel geometrieën contact. WLI maakt een volledige 3D-weergave van het oppervlak dat kan worden geanalyseerd met behulp van elk van verscheidene visualisatie softwarepakketten. Deze pakketten kunnen verschillende metingen te verrichten. Voor een grotere laterale resolutie, kunnen de beelden worden "genaaid" s.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Eenkristal substraten van Si, GaAs en Cu			voor sputteren en ablatie
Pure metaallegeringen			voor tribologie voorbeelden