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纳米柱的机械表征

时间:2021-01-05 来源:计量校准 点击:

纳米柱的机械表征
 
  对于由各种半导体材料制成的微柱和纳米柱,正在对它们在能量收集、能量存储和发光(LED)方面的性能进行大量研究。在收集能量时,柔性柱的力学性能(弹性和硬度)起着重要的作用。纳米压痕技术可以提取微米和纳米范围内物体的力学性能。在这个过程中,需要将一个具有特定金字塔形状(维氏大剧院)的小压头(通常由钻石制成)压入一个表面。压痕深度是在加载和卸载过程中收集的。
  对于高深宽比(高径比)微柱的压痕,PTB的初步测量结果表明,压痕模量远小于原始材料,模量与压痕深度的关系异常。初步分析似乎表明,压痕模量对压痕深度的意外依赖性可能是由微柱的刚度引起的,这在以前的研究中从未考虑过。刚度不仅取决于圆柱体的半径,还取决于它的高度。用扫描力显微镜测量了其几何参数。在考虑圆柱体的刚度后,发现压痕模量对压痕深度的依赖性很小,与原材料的模量非常一致。
  在布伦瑞克理工大学半导体技术研究所制造的由晶体硅和氮化镓组成的微柱上,已经通过实验证明了由PTB开发的校准方法。圆柱体的直径用扫描电子显微镜测量,高度用共聚焦激光扫描显微镜测量。
  计量检测这种扩展的评估方法可以可靠地确定机械性能,从而支持创新的柱状微结构和纳米结构的进一步发展。
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