Nanoindentation Behaviour and Microstructure of TiO2/GaAs Thin Film with and without Annealing

摘要

本研究主要探討二氧化鈦/砷化鎵薄膜系統奈米壓痕行為，以及退火 前後機械性質、表面形貌和微觀結構之變化。首先利用共濺鍍機於砷化 鎵基板上沈積200nm 及300nm 之二氧化鈦薄膜，分別對薄膜厚度200nm 試片進行150nm 和250nm 深度之壓痕試驗，以及薄膜厚度300nm 試片進行250nm 和350nm 深度之壓痕試驗，以了解壓痕深度與膜厚對機械性質及為結構之影響。此外也對另一組試片進行300℃持溫3 小時之加熱，同樣進行上述之量測，以比較退火前後機械性質與微觀結構之差異。實驗結果顯示，退火後之負載-深度曲線有pop-in 之現象，經退火後硬度及楊氏模數皆上升，與一般材料退火處理後，硬度與彈性模數之降低有所不同。利用TEM 照射薄膜的結構，發現經退火製程，薄膜從非晶系轉變結晶系，造成機械性質上升之結果。觀察試片表面形貌及剖面微觀結構可發現，退火後硬度及脆性提升，壓痕表面產生裂痕，而剖面結構則觀察到產生分離之現象，這是薄膜硬度遠高於基板硬度所造成之 buckling現象。

獎項日期	2019
原文	English
監督員	Woei-Shyan Lee (Supervisor)