Caracterización y calibración de un instrumento AFM utilizado para producir nanodeformación en superficies altamente rígidas

• Autores: M. Arroyave Franco, Alfonso Devia Cubillos
• Localización: Revista de la Sociedad Colombiana de Física, ISSN-e 0120-2650, Vol. 38, Nº. 3, 2006, págs. 1170-1173
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    En este trabajo se muestra un procedimiento experimental realizado para caracterizar y calibrar un instrumento de Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) usado para producir nanodeformación superficial de superficies altamente rígidas como metales o recubrimientos cerámicos. Los dos componentes activos del AFM caracterizados fueron la sonda (punta-viga), y el sistema de piezobarrido (escáner). Las características morfológicas y dimensionales de la sonda fueron analizadas por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y las propiedades químicas con Microanálisis por Energía dispersiva de Rayos X (EDX). La calibración de sensitividad de la sonda se realizó sobre una superficie de Diamante, que cumple en este caso la condición de superficie infinitamente rígida. El escáner fue caracterizado por su respuesta dinámica en frecuencia de barrido, y calibrado en área (X, Y) con una rejilla de 1µm de espaciado. La calibración en Z del escáner se realizo con una película delgada, cuyo espesor se midió en una sección transversal con SEM. Finalmente se realizaron nanoindentaciones sobre Silicio y Aluminio cuyo comportamiento a la deformación es claramente diferente, obteniéndose profundidades tan bajas como 1.2 nm y cargas mínimas aplicadas del orden de 60µN.

  • English

    In this work is shown an experimental procedure in order to characterize and calibrating one Atomic Force Microscopy (AFM) instrument used for nanodeformation on high stiffness surfaces suh as metals and ceramic materials. Both, scanner and probe active parts of AFM were characterized. The dimensions and morphological of AFM probe was analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and the chemical characteristics by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX). The sensitivity factor of probe was measured by indentation on Diamond surface, then non print is caused since the stiffness is higher in the Diamond. The scanner was characterized by their dinamyc response in scan frecuency and calibrated in scan area with a gold grating of 1 µm of spaced. A thin film of Ti was used for Z calibration in the scanner. Before, the thickness was measured in cross section in SEM. Finally, some indentations on Silicon (elastic) and Aluminium (plastic) were realized. Depth indentations of about 1.2 nanometer and ligth loads of about 60µN were obtained.