Mikro- és nanomechanika avagy mire IS lehet használni SEM/FIB-et. Lendvai János ELTE Anyagfizikai Tanszék

Átírás

1 Mikro- és nanomechanika avagy mire IS lehet használni SEM/FIB-et Lendvai János ELTE Anyagfizikai Tanszék

2 1947-ben kezdődött a bipoláris germánium tranzisztor létrehozásával (Bell Laboratory). mikrotechnológia 1956-ban fizikai Nobel-díj. Feynman 1959 Mihal C. Roco

3 Az első tömegtermelt microelectromechanical system (MEMS): légzsák kioldó szenzor

4

5 A fotolitográfia méretcsökkenése Moore-törvény, évtizedeken át érvényes tendencia Gordon Moore ~2000-ben vonal vastagság [nm]

6 A fotolitográfia méretcsökkenése Moore-törvény, évtizedeken át érvényes tendencia. Manapság a vonalvastagság elérte a nm-t, Ha a tendencia folytatódik, akkor és között a 10 nm-es határt is elérjük. Ez a nanotechnológián belül újabb kihívásokat rejt magában. Gordon Moore 2009-ben vonal vastagság [nm] ITRS (International Technology Roadmap of Semiconductors)

7

8 ZnO nanoőv, -spirál, -rugó

9

10

11

12

13

14

15

16 Cu Brenner SS Tensile strength of whiskers. J. Appl. Phys. 27:

17 Al Tabata T, Fujita H, Yamamoto S, Cyoji T The effect of specimen diameter on tensile behaviors of aluminum thin wires. J. Phys. Soc. Japan 40:

18 Cu drótok - csavarási deformáció [Fleck et al. Acta Mat. 1994]

19 Nanoindenterek MTS_Nano-Indenter XP CSIRO_UMIS (Ultra-Micro-Indentation System) Hysitron_Triboscope CSM_NHT (Nano-Hardness Tester)

20 Commercial machine implementation MTS_Nano-Indenter CSIRO_UMIS Inductive force generation system Displacement measured by capacitance gage Hysitron_TriboScope Load via leaf springs by expansion of load actuato Deflection measured using a force LVDT CSM_NHT Two perpendicular transducer systems Force applied by an electromagnetic actuator

21

22

23 Deformáció szemcseméret-csökkenést eredményezhet:

24 L. Zhang et al.: Evaluation of matrix strength in ultra-fine grained pure Al by nanoindentation, J. Mater. Res., Vol. 24, No. 9, Sep 2009

25

26

27 Fig. 1. Mechanical behavior at room temperature for pure Ni microsamples having a 134 orientation. M D Uchic et al. Science 2004;305:

28

29 [P. Shade, 2008]

30 Fig. 1. A typical stress-strain curve obtained from simulation of the three-dimensional dislocation dynamics model in a load-controlled test in multiple-slip conditions. F F Csikor, C. Motz, D. Weygand, M. Zaiser, S. Zapieri Science 2007;318:

31 Fig. 2. Progress of a large dislocation avalanche in [010] symmetrical multiple slip for a specimen of size L = 0.5 µm. F F Csikor et al. Science 2007;318:

32 Fig. 3. Scaling collapse of avalanche size distributions. F F Csikor et al. Science 2007;318:

33 Fig. 4. Shapes of rods (aspect ratio 1:50) after simulated bending; rod thickness t from top left to bottom right: t = 100 µm, t = 10 µm, t = 1 µm, t = 0.1 µm; b = m, Θ = E/1000; the color code indicates the local bending angle over a segment of length t. F F Csikor et al. Science 2007;318:

34 A fotolitográfia méretcsökkenése vonal vastagság [nm]

35 P. D. Ispánovity, I. Groma, G.Györgyi, F. F. Csikor, and D. Weygand PRL 105, (2010)

36 P. D. Ispánovity, I. Groma, G.Györgyi, F. F. Csikor, and D. Weygand PRL 105, (2010)

37 P. D. Ispánovity, I. Groma, G.Györgyi, F. F. Csikor, and D. Weygand PRL 105, (2010) 3D

38 P. D. Ispánovity, I. Groma, G.Györgyi, F. F. Csikor, and D. Weygand PRL 105, (2010) 2D

39 FEI Quanta 3D SEM/FIB

40 FEI Quanta 3D SEM/FIB ion oszlop elektron oszlop omniprobe nanomanipulátor DX detektor gáz injektorok nt. dynode electr. ultiplier = CDEM tektor (SE, SI) mintakamra ajtó mintatartó mechanikus mozgatógombokkal EBSD detektor GSED erősítő

41 FEI Quanta 3D SEM/FIB low kv vcd (visszahúzható pásztázó transz missziós detekt (STEM) nt. dynode electr. ultiplier = CDEM detektor E, SI) ion oszlop vége elektron oszlop vége áz injektor Everhard-Thorn SED/BSED EBSD detektor infravörös CCD kamera alacsony nyomás szekunder elektro detektot (LVSED)

42 FEI Quanta 3D SEM/FIB mintatartó mikroszkóp nyitott ajtóval

43

44

45 Bulatov et al.

46 Blue Gene a LLNL-ban

47 Köszönöm szépen a figyelmet! Kellemes Ünnepeket!