|
|
Stanovení modulu pružnosti v tahu tenké vrstvy - numerická analýza zkoušky mikrokompresního vzorku a "bulge testu"
Petráčková, Klára ; Pokorný, Pavel (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
Zjišťování mechanických vlastností velmi tenkých vrstev je poměrně obtížné. Všechny používané metody jsou zatíženy buď obtížnou interpretací naměřených dat nebo komplikovanou přípravou experimentálních vzorků. Pro lepší porozumění výslednému experimentálnmu záznamu lze využít simulace MKP. Předložená diplomová práce se zabývá numerickým modelováním dvou způsobů, jak tenké vrstvy zkoušet, a to mikrokompresní zkouškou a tzv. „bulge testem”. V případě mikrokompresní zkoušky jde o přípravu malých válcových vzorků (tzv. pilířků) z tenké hliníkové vrstvy napařené na křemíkovém substrátu pomocí „obrábění“ fokusovaným iontovým svazkem (FIB) v SEM. Následně jsou tyto pilířky zatěžovány v tlaku nanoindentorem s „plochým“ diamantovým hrotem. Cílem práce je pomocí simulací a výpočtů identifikovat faktory, jenž ovlivňují experimentální záznam, a tak stanovit přesnější odhad modul pružnosti v tahu hliníkové vrstvy. Druhá část předložené práce se zabývá numerickým modelováním bulge testu. Vrstva SiNx je namáhána tlakem tak, aby došlo jejímu vyboulení. Při namáhání dochází ve vrstvě ke stavu dvojosé napjatosti, což komplikuje vyhodnocení mechanických vlastností. Cílem této analýzy bylo ukázat, zda-li je možné proces testování spolehlivě numericky modelovat. Dále bylo stanoveno reziduální napětí ve vrstvě, jenž vzniká v důsledku přípravy vzorku. Výsledky zde prezentované mohou přispět k rozvoji v oblasti zkoušení tenkých vrstev.
|
|
|
Vývoj metodiky nanoobrábění při studiu mechanických vlastností tenkých vrstev pomocí fokusovaných iontových svazků
Kuběna, Ivo ; Švejcar, Jiří (oponent) ; Kruml, Tomáš (vedoucí práce)
Hlavním obsahem této diplomové práce je vytvoření metodiky přípravy mikrokompresních vzorků z tenké kovové vrstvy připravené metodou PVD. Testovaný materiál byl připraven firmou ON Semiconductor Rožnov pod Radhoštěm. Studovaná vrstva měla složení Al-1,5 hm% Cu a je používaná pro vodivé spoje na integrovaných obvodech. Na křemíkový substrát je nejprve napařena mezivrstva se složením W-10 hm% Ti pro lepší adhezi testované vrstvy. Geometrie vzorku by se měla co nejvíce blížit rotačnímu válci, jehož výška je dána tloušťkou vrstvy a jehož průměr je přibližně 1 m. Pro přípravu takového mikrokompresního vzorku bylo použito přístroje Quanta 3D FEG Dual BeamTM využívajícího technologii fokusovaného iontového svazku. Experimenty na tomto přístroji byly prováděny na půdě společnosti FEI Company v Brně. Bylo připraveno 39 mikrokompresních vzorků za různých podmínek iontového odprašování. Optimalizací parametrů procesu přípravy bylo dosaženo požadované geometrie, zlepšení rovnoběžnosti stěn a rovnoměrnosti dna v blízkém okolí vzorku a jeho plynulý přechod do základního substrátu. Připravené vzorky jsou vhodné pro mikrokompresní testy, které již byly úspěšně provedeny ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR v Praze.
|
|
|
Surface analysis of xGnP/PEI nanocomposite
Červenka, Jiří ; Klapetek, Petr (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
This Diploma thesis deals with surface analysis of nanocomposite foil – polyetherimide matrix (PEI) reinforced by exfoliated graphite nanoplatelets (xGnP). The PEI foil without reinforcement and separate xGnP particles were also analysed. Samples of the nanocomposite and the PEI foil were etched for various times by argon plasma. Scanning electron microscopy (SEM) was used to characterize xGnP agglomerates dispersed over silicon wafer and pristine/etched samples of PEI foil and nanocomposite xGnP/PEI foil. Graphite nanoplatelets were identified at surface of etched nanocomposite foil. Atomic force microscopy (AFM) was used for surface topography imaging of separate nanoplatelets and those uncovered at the surface of etched nanocomposite. Surface roughness (root mean square, peak to peak) of etched nanocomposite increased with prolonged etching time. Atomic force acoustic microscopy (AFAM) was used to characterize elastic anisotropy of etched nanocomposite. Nanoindentation measurements were employed to characterize the local mechanical properties of PEI and nanocomposite foils.
|
|
|
Adheze vrstev plazmových polymerů připravených z monomeru tetravinylsilanu
Plichta, Tomáš ; Salyk, Ota (oponent) ; Čech, Vladimír (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá charakterizací tenkých vrstev plazmových polymerů, připravených z monomeru tetravinylsilanu (TVS) a nanesených na plošné křemíkové substráty. Jako způsob přípravy tenkých vrstev byla použita metoda chemické depozice z plynné fáze (PE CVD). Byly připraveny tři výkonové série, a to z čistého TVS a dále TVS ve směsi s argonem a kyslíkem. Hlavními metodami charakterizace byly vrypová zkouška a mikroskopie atomárních sil (AFM), sloužící k posouzení míry adheze vrstev a topografie vrypů. Pro posouzení vlastností a souvislostí byla změřena tloušťka vrstev pomocí spektroskopické elipsometrie (ELL) a dále modul pružnosti pomocí nanoindentace. Ze získaných dat byla posouzena reprodukovatelnost výsledků s ohledem na čistotu substrátů a adheze vrstev v závislosti na depozičních podmínkách a stárnutí vrstev.
|
|
|
Zkouška mikrokompresního vzorku: numerická analýza
Petráčková, Klára ; Zouhar, Michal (oponent) ; Náhlík, Luboš (vedoucí práce)
Stanovení mechanických vlastností tenkých vrstev používaných např. v elektrotechnice není vzhledem k nezbytnému náročnému přístrojovému vybavení a komplikované interpretaci výsledků testů snadné. Předložená bakalářská práce je zaměřena na stanovení některých faktorů ovlivňujících výsledky tzv. mikrokompresní zkoušky. Mikrokompresní zkouška je založena na testování pilířků vyrobených ze zkoušené vrstvy nanesené na substrátu, s případnou mezivrstvou mezi studovanou tenkou vrstvou a substrátem. Pilířek vyrobený fokusovaným iontovým svazkem (FIB) je zatěžován v tlaku nanoindentorem s plochým hrotem, přičemž je měřena deformační odezva na působící zatížení. Cílem práce je numericky (za pomoci metody konečných prvků) simulovat průběh této zkoušky a stanovit vliv vybraných geometrických faktorů zkušebních pilířků na modul pružnosti v tahu tenké vrstvy. Pro účely této studie jsou použita známá experimentální data naměřená na hliníkových tenkých vrstvách s wolframovou mezivrstvou mezi hliníkem a křemíkovým substrátem. Výsledkem práce je, za pomoci numerických výpočtů, odhadnout vliv specifické geometrie pilířku na experimentální data získaná při mikrokompresní zkoušce a zpřesnit tak stanovení modulu pružnosti v tahu tenké vrstvy, popř. vyvodit další doporučení, která umožní přesnější odhad modulu pružnosti v tahu z experimentálních dat, která jsou zatížena chybou, vyplývající z tvaru použitého vzorku. Získané výsledky a postupy tak v budoucnu mohou pomoci k rozvoji vyvíjené mikrokompresní zkoušky pro stanovení mechanických vlastností tenkých vrstev.
|
|
|
A Comparison of Different Measurement Method of Mechanical Properties of Al Thin Film
Truhlář, M. ; Buršíková, V. ; Sobota, Jaroslav ; Kruml, Tomáš
The paper compares two different methods for testing of metallic thin films: microcompression test and nanoindentation. Microcompression test is one possibility how to perform mechanical tests on a very small scale. This method requires preparation of a small cylindrical specimen (micropillar) of micrometric size by FIB and execution of a compression test using nanoindenter device equipped with a flat diamond punch. Stressstrain curves of the thin films were obtained from such tests. Nanoindentation tests were then conducted to compare the results on the same films. Two different metal thin films – AlCuW, AlCuSi with thickness 2 .mu.m and grain size 3.8 .mu.m in average were prepared by PVD method. In this paper, we announce the results of measurements, a comparison of the results obtained by each method and identify advantages and limitations of the methods.
|
|
|
MATEMATICKÉ VYJÁDŘENÍ ELASTICKÉHO MODULU PRUŽNOSTI NA ROZHRANÍ DVOU MATERIÁLŮ
Kocmanová, Lenka ; Materna, A. ; Haušild, P. ; Matějíček, Jiří
Příspěvek je zaměřený na určování elastického modulu pružnosti na ostrém rozhraní mezi dvěma materiály. K určení elastického modulu pružnosti byl použit 3D numerický model nanoindentace s kuželovým indentorem. Nasimulovaný vzorek byl vytvořený z wolframu a oceli. Rozhraní je rovina s normálou kolmou ke směru vtisku. Je studován vliv vzdálenosti od rozhraní a hloubky vtisku. Dále byla vzdálenost od rozhraní normována hloubkou vtisku. Geometrická podobnost vtisků zapříčinila, že hodnoty elastického modulu pružnosti v závislosti na normované vzdálenost od rozhraní leží na jedné křivce. Tato křivka byla fitována beta funkcí a inverzní beta funkcí metodou nejmenších čtverců a beta funkcí vypočítanou jako nejmenší rozdíl ploch pod křivkou. Nejvhodnější pro fitování rozhraní byla inverzní beta funkce. Díky fitování bylo možné určit velikost oblasti ovlivněné druhou fází.
|
|
| |
|
|
Analytical electron microscopy of lead-free nanopowder solders
Buršík, Jiří ; Sopoušek, J. ; Zálešák, Jakub ; Buršíková, V.
During the last decade, the EU legislative regulations enforced lead-free solders and hence initiated an extensive search for the best replacement of lead-containing solders. Parallel to new binary and ternary bulk solders, metal nanoparticles are also considered as potential candidates for solder materials. It is known that physical, electric and thermodynamic properties of nanoobjects are significantly different from those of the bulk materials. The oxidation, high reactivity of the surfaces and aggregation are frequent problems of nanotechnology applications. The nanoparticles of pure metals and alloys exhibit the depression of the melting point compared to bulk material, hence they are able to aggregate and to form firm interlayer joints at low temperatures. Exploiting this effect can save energy, work and materials.
|
|
| |
host ::
RSS.