The characterisation of ferroelectric thin films using nanoindentation

Abstract

[EN] Nanoindentation techniques have been used to determine the mechanical properties of two well characterised Pb0.88La0.08TiO3 ferroelectric thin films which have been shown to be promising for MEMs applications. Aceramic with the same nominal composition and the substrate material were also tested as an aid in the interpretation of results. Test routines have been developed using the spherical indentation geometry to distinguish the elastic and permanent deformation of the materials. Mechanical data for different layers in the heterostructure could be determined by using indenters with different radii. The technique provides information on the elastic modulus of the film, the onset and nature of permanent deformation, film delamination and the effects of porosity and residual stress. These techniques open the possibility to characterise fully the mechanical response of a microdevice.

[ES] Se han usado técnicas de nanoindentación para determinar las propiedades mecánicas de dos láminas delgadas ferroeléctricas de Pb0.88La0.08TiO3 bien caracterizadas y que se han considerado prometedoras para aplicaciones MEMs. También se han realizado medidas en una cerámica con la misma composición nominal y en el sustrato de las láminas como ayuda para la interpretación de los resultados. Se han desarrollado rutinas usando la geometría de indentación con esfera para distinguir las deformaciones elástica y permanente del material. Podría ser posible obtener parámetros mecánicos de las distintas capas de la heteroestructura lámina sustrato mediante el uso de indentadores con radio distinto. La técnica proporciona información sobre el modulo elástico de la lámina, el comienzo y la naturaleza de la deformación permanente, delaminación y el efecto de la porosidad y las tensiones residuales. Estas técnicas abren la posibilidad de caracterizar completamente la respuesta mecánica de un microdispositivo.