Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005

MethodenM20: NanoindentierungM20: NanoindentierungDie Methode der Nanoindentierung ist von der Als Ausgangspunkt für die Berechnung vonklassischen Härteprüfung abgeleitet, bei der ein Härte und elastischem Modul dienen sogenannteharter Prüfkörper (üblicherweise eine Diamantspitze)in das zu untersuchende Material gedrückt wird. me, s. Abb. 1). In der Praxis werden auswertba-„load-displacement-curves“ (Kraft–Weg-Diagram-Bei gegebener Eindruckkraft ist die Größe des re Versuche bis zu Eindringtiefen von nur 10 nmbleibenden Eindrucks ein Maß für die Härte des durchgeführt, diese untere Grenze hängt allerdingsuntersuchten Materials. Als Härte wird der QuotientKraft durch Kontaktfläche zwischen Indenter Es können lokale mechanische Eigenschaften vonstark von der Rauigkeit der Probenoberfläche ab.und Material definiert. Da es bei einer extremen Probenvolumina im Submikrometer- und Nanometerbereichgemessen werden. Ein verbreite-Miniaturisierung eines solchen Versuchs schwierigbis unmöglich wird, die Fläche des verbleibenden tes Anwendungsgebiet der Nanoindentierung istHärteeindruckes zu messen, hat man eine andereMethodik entwickelt: Während des Versuchs Schichten, da hier sehr kleine Eindringtiefen erfor-die mechanische Charakterisierung von dünnenwerden aufgebrachte Kraft und Eindringweg der derlich sind, um den Einfluss des GrundmaterialsSpitze simultan gemessen. Dies ermöglicht bei (Substrats) auf die Messergebnisse zu vermeiden.bekannter Geometrie der Spitze die Ermittlung derKontaktfläche bei einer bestimmten Last, woraus Seit etwa 10 Jahren wird ein Nanoindentiergerätkommerziell angeboten, das Nanoindentierungdie Härte unmittelbar berechnet werden kann.Durch die Messung des Weges kann nun nicht mit Rasterkraftmikroskopie kombiniert, indem einnur die Härte als Maß für den Widerstand eines Nanoindenteraufsatz (s. Abb. 2) auf dem Scannerkopfeines Rasterkraftmikroskops montiert wird. DieMaterials gegen plastische (bleibende) Verformungbestimmt werden, sondern auch die (elastische) Messspitze dient dabei sowohl zur Indentierung alsSteifheit des Materials.auch zur Abbildung der OberflächentopographieIndex Kontakte Institute Lösungen MethodenAbbildung 1:Kraft–Weg-Diagramm.Abbildung 2:Nanoindenteraufsatz.Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 200553