Дослідження механічних властивостей суперіонних кристалів та плівок Cu6PS5Br(І) методом мікро- та наноіндентування

Abstract

Досліджено зміну твердості Н та модуля Юнга Е монокристалів та плівок Cu6PS5Br(І) у залежності від глибини занурення індентора Берковича. Вимірю-вання Н і Е проводили при температурі 295 К у режимі гармонічної модуляції лінійно зростаючого навантаження на індентор. Зміни числових значень Е і Н досліджених монокристалів у залежності від глибини відбитку у нано- і мікро-областях проінтерпретовані у рамках моделі деформаційного градієнта. Вияв-лено зменшення мікротвердості плівок типу Cu6PS5BrІ при зростанні вмісту міді, яке обумовлене наносепарацією з утворенням електропровідних класте-рів та дендритів.

Исследовано изменение твердости Н и модуля Юнга Е монокристаллов и пле-нок Cu6PS5Br(І) в зависимости от глубины погружения индентора. Измерение Н и Е проводили при температуре 295 К в режиме гармоничной модуляции линейно возрастающей нагрузки на индентор. Изменения числовох значение Е и Н исследований монокристаллов в зависимости от глубины отпечатка в на-но- и микрообластях проинтерпретированы в рамках модели деформационного градиента. Обнаружено уменьшение микротвердости пленок типа Cu6PS5Br(І) при росте содержания меди, которое обусловлено наносепарацией с образова-нием электропроводящих кластеров и дендритов.

Purpose. The purpose of this work is the investigation of mechanical characteristics of superoinic crystals Cu6PS5Br(І) and Cu6PS5І-based thin films deposited and to de-termine of indentation size effects. Methods. The measurements of hardness H and Young's modulus E were performed using a CSM Instruments NHT-TTX nanohardness meter at a temperature of 293 K. The measurements of mikrohardness were performed using a PMT-3 mikrohardness meter with Vickers pyramid. Results. The nanohardness and Young's modulus of Cu6PS5Br(І) crystals and films were measured by nanoindentation method with harmonic modulation force. In de-pendences H(h) and E(h) reveal features that indicate a significant change in me-chanical characteristics of crystals in the nanoregion. Obtained dependences have been approximated in the framework of strain gradient plasticity theory. The me-chanical parameters of Cu6PS5І films have been studied depending on the penetra-tion depth of indenter during nanoindentationt. The effect of the influence substrate on the interaction between a film and indenter in nanocontact region is shown. Conclusions. It is shown that deformation of Cu6PS5Br(І) crystals in a nano-region is mostly elastic and can be interpreted in Hertz's theory. The plastic deformation of crystals in the micro-region has a dislocation mechanism. The dimensional effects are explained within the framework of strain gradient plasticity theories. Dimension-al effects are due to the formation during the indentation of circular loops of geomet-rically necessary dislocations with Burgers vectors perpendicular to the plane sur-face of the crystal. The reduction in the microhardness of Cu6PS5І-based thin with increasing copper content is due to structure.