Workshop on Nano-indentation

9/26(一)參加Workshop on Nano-indentation
其講座主要內容如下
有鑑於材料表面科學與奈米生醫技術日新月異，國內的研究能量充裕，必須藉由更精密的分析設備配合，以促進相關領域的研究能量提升。Nano- indentation技術與設備已發展的十分完善，可提供薄膜與材料表面奈米級的機械性質量測，對於產品之可靠度與規範為一重要的技術開發利器。 為增進國內微奈米材料表面科學與奈米生醫技術的研究能量，提升專業的研究品質並訓練具備奈米級薄膜機械性質量測的專業人才，整合各界使用者的經驗分享，特 舉辦Workshop on Nano-indentation，期望能達到產官學研界經驗交流與人才培育的目的。

• 通過奈米壓痕儀對材料的力學性能進行表徵

       報告將討論通過連續剛度技術對樣品的剛度分佈進行表徵，同時與該項技術相關的許多應用也將一併探討。將剛度圖轉換為模量圖的想法在很多年之前就被提出，但當時相關實驗方法嚴重缺乏，使得這種轉化在當時變得極不精確，也基本上沒有用武之地。因
此，這裡我們將介紹在較短的時間裡，運用全新連續剛度技術來表徵材料的實際力學特性。這項技術涉及在樣品表面各點進行相互獨立的壓痕測試，但是與傳統的壓痕測試試驗相比，試驗速度被提高了2000 倍。單個資料點的測試時間（小於0.5 秒）保證了剛度圖的精確性。連續剛度測試方法的其他優勢，包括減少壓頭磨損，和提高測試統計性。 

• 創新奈米壓痕技術對生物膜表面之力學量測

        利 用 奈 米 壓 痕 試 驗 機 (MTS Nano-indenter XP and AgilentTechnologies Nano-indenter G200)，進行薄膜或生物膜表面力學的量測，包括：表面之奈米硬度、彈性或縮減模數、堅硬度(Stiffness)等，特別針對膜厚低於100 nm之軟質有機層，亦針對非均勻或孔隙層之力學性質做探究。其中，利用「連續堅硬度量測」(CintinuousStiffness Measurement，CSM)方法，可測試多個試片及壓痕點，包括使用「奈米視界」(Nano-vision)系統，可得到表面力學性質的綜合描述。目前已成功地使CS及「動態接觸模組」(Dynamic ContactModule, DCM)系統對單子、生物分子、及活的或乾燥的細胞做奈米尺度力學量測，其解析能力比現有原子力顯微鏡技術更高，並已延伸幹細胞生長及神經軸突結構之力學進行特殊的研究。

• 以奈米壓痕技術評估微電子接點介面金屬間相機械性能之研究

       在積體電路微型化的趨勢下，介面金屬間化合物佔整個電子接點比例越來越高，因而其機性表現對電子元件可靠度的影響不容忽視。有鑑於介面反應物體積小不易量測，本研究利用奈米壓痕技術，對電子接點介面常見之金屬間相機械性質進行評估。考慮高速及高溫等使用狀況，本報告將探討應變速率敏感度(Strain ratesensitivity)與潛變應力指(Creep stress exponent)以及塑性變形參數(Plasticity parameter)等數值相關性，此外亦結合微銲球衝擊測試(Ballimpacttest)，對介面金屬間相在微電子接點遭受衝擊、摔落等高速變形破壞時所扮演的角色提出整合性看法。

• 含相變層奈米多層模之力學性質

        當複合材料中含有相變內含物時，其整體力學性質可以不遵守傳統複合材料力學的預測。為了在奈米尺度的力學系統中，找尋並驗證此現象，本研究於(100)矽基板上，以濺鍍方式沈積銅與鈦酸鋇交錯而成的奈米多層薄膜，並以安捷倫的Nano Indenter G200測試此類薄膜的力學性質。在實驗過程中，藉由溫度控制啓動鈦酸鋇於約120攝氏度的固-固相變化。由於薄膜總厚度約30nm，基底效應無法避免，因此除了以奈米壓痕的方式進行試驗外，亦以微米柱壓縮試驗量測此Reuss複合材料的物理性質。結果顯示此類多層膜的熱膨脹係數可超過複合材料理論所預測的上下界。

<資料來源>http://cmnst.ncku.edu.tw/bin/home.php