Mechanical properties of atomic layer deposited thin films and nanocomposites
type: CreativeWork
description: Käesolevas töös kasutati aatomkihtsadestamist koos teiste töövõtetega nano¬struk¬tuursete komposiitide valmistamiseks. Töö käigus valmistati kolme eri¬nevat tüüpi komposiite: kiud- või pulbertäitega ning laminaatsed komposiidid. Saadud materjalidel mõõdeti instrumentaalse nanoindenteerimisega elastsus¬moodulid ja kõvadused. Mõõtmistulemusi analüüsiti kasutades erinevaid teo¬reetilisi mudeleid. Katsed näitasid, et tõenäoliselt on kõige lihtsam valmistada laminaat¬struk¬tuuriga komposiite, mille korral ettevalmistused olid lihtsamad ja lisatöövõtteid kompaktse näidise saamiseks ei olnud vaja kasutada. Ülejäänud tüüpi struk¬tuuride korral on tõenäoliselt vaja lisauuringuid ja optimeerimist parimate tule¬muste saavutamiseks. Elastsusmoodulite mõõtmine näitas, et aatomkihtsadestatud kiled ei ole väga jäigad. Näiteks oli amorfse Al2O3 moodul umbes 3 korda väiksem korundi-tüüpi Al2O3-st (≈110 GPa vs ≈340 GPa). HfO2, Ta2O5, ZrO2 moodulid olid samuti väiksemad makroskoopiliste objektidega võrreldes. Komposiitsetel laminaatidel jäid elastsusmoodulid puhaste oksiidide moo¬dulite väärtuste vahepeale, välja arvatud ZrO2-Ta2O5 nanolaminaatide korral, milledel olid elastsumoodulid suuremad võrreldes puhaste koostisoksiididega. Nähtuse täpsed põhjused on veel välja selgitamata. Kõvaduse poolest olid puhtad Al2O3 ja HfO2 peaaegu 2 korda kõvemad klaasist alusest (vastavalt 11–12 GPa ja 6,7 GPa). Tsirkoonium- ja tantaaloksiid olid klaasile lähedase kõvadusega (≈7 GPa). Tulemustest saab järeldada, et ALD kiled on suhteliselt kõvad materjalid ja neid saaks sobitada erinevate materjalide elastsusmoodulitega kasutades erine¬vaid komposiitseid kooslusi. Viimane võib olla kasulik näiteks juhul, kui soovi¬takse kasutada ALD kilesid metallide või sulamite kaitsmiseks (nt korrosiooni¬kaitse). Samuti võimaldaks ALD kilede kasutamine muuta materjalide pindade mehaanilisi omadusi, mis võib olla vajalik näiteks mikro- või nanoelektor¬mehaaniliste seadmete (NEMS/MEMS) korral.
abstract: Käesolevas töös kasutati aatomkihtsadestamist koos teiste töövõtetega nano¬struk¬tuursete komposiitide valmistamiseks. Töö käigus valmistati kolme eri¬nevat tüüpi komposiite: kiud- või pulbertäitega ning laminaatsed komposiidid. Saadud materjalidel mõõdeti instrumentaalse nanoindenteerimisega elastsus¬moodulid ja kõvadused. Mõõtmistulemusi analüüsiti kasutades erinevaid teo¬reetilisi mudeleid. Katsed näitasid, et tõenäoliselt on kõige lihtsam valmistada laminaat¬struk¬tuuriga komposiite, mille korral ettevalmistused olid lihtsamad ja lisatöövõtteid kompaktse näidise saamiseks ei olnud vaja kasutada. Ülejäänud tüüpi struk¬tuuride korral on tõenäoliselt vaja lisauuringuid ja optimeerimist parimate tule¬muste saavutamiseks. Elastsusmoodulite mõõtmine näitas, et aatomkihtsadestatud kiled ei ole väga jäigad. Näiteks oli amorfse Al2O3 moodul umbes 3 korda väiksem korundi-tüüpi Al2O3-st (≈110 GPa vs ≈340 GPa). HfO2, Ta2O5, ZrO2 moodulid olid samuti väiksemad makroskoopiliste objektidega võrreldes. Komposiitsetel laminaatidel jäid elastsusmoodulid puhaste oksiidide moo¬dulite väärtuste vahepeale, välja arvatud ZrO2-Ta2O5 nanolaminaatide korral, milledel olid elastsumoodulid suuremad võrreldes puhaste koostisoksiididega. Nähtuse täpsed põhjused on veel välja selgitamata. Kõvaduse poolest olid puhtad Al2O3 ja HfO2 peaaegu 2 korda kõvemad klaasist alusest (vastavalt 11–12 GPa ja 6,7 GPa). Tsirkoonium- ja tantaaloksiid olid klaasile lähedase kõvadusega (≈7 GPa). Tulemustest saab järeldada, et ALD kiled on suhteliselt kõvad materjalid ja neid saaks sobitada erinevate materjalide elastsusmoodulitega kasutades erine¬vaid komposiitseid kooslusi. Viimane võib olla kasulik näiteks juhul, kui soovi¬takse kasutada ALD kilesid metallide või sulamite kaitsmiseks (nt korrosiooni¬kaitse). Samuti võimaldaks ALD kilede kasutamine muuta materjalide pindade mehaanilisi omadusi, mis võib olla vajalik näiteks mikro- või nanoelektor¬mehaaniliste seadmete (NEMS/MEMS) korral.
author: Jõgiaas, Taivo
keywords: aatomkihtsadestamine, õhukesed kiled, nanomaterjalid, komposiitmaterjalid, mehaanilised omadused, atomic layer deposition, thin films, nanomaterials, composite materials, mechanical properties
date published: 2017-07-10
date modified: 2026-07-24T06:24:02Z
provider: University of Tartu
publisher: Networked Digital Library of Theses and Dissertations
type: WebPage
source organization: University of Tartu