利用原位同步辐射X射线衍射研究电弧蒸发AlTiN薄膜内应力、晶粒长大与晶体学织构的动态演化
材料科学
2023-12-21 v1
摘要
理解多晶薄膜的成核与生长是一个长期目标。多晶薄膜包含许多具有不同取向的晶粒，这些取向会影响薄膜性质。已有大量研究致力于确定这些晶粒尺寸及其择优晶体学取向以及薄膜中的应力。然而，过去的大多数研究要么采用非原位方法，要么仅实时监测宏观应力的发展。此前从未有研究在多晶薄膜中同时测定晶体学织构、晶粒尺寸和微观应力。在本研究中，我们使用专为二维同步辐射X射线衍射技术设计的定制沉积装置，同时监测了阴极电弧蒸发Al0.50Ti0.50N薄膜中织构、晶粒尺寸和内应力的产生与时间演化。从织构的出现与发展、晶粒尺寸和应力演化的角度研究了基体温度的影响。随着薄膜整体厚度的变化，观察到了晶体学织构的动态演化。基于应力演化，我们清晰地分辨出两个薄膜生长阶段。超过阈值晶粒尺寸（约 14 nm）后，应力与平均晶粒尺寸成反比，并且随着薄膜厚度增加，观察到了瞬时的压应力松弛。利用电子显微学和电子衍射对薄膜进行了广泛的原位外评估，以支持原位X射线衍射结果。
引用
@article{arxiv.2312.13160,
title = {Dynamic evolution of internal stress, grain growth, and crystallographic texture in arc-evaporated AlTiN thin films using in-situ synchrotron x-ray diffraction},
author = {Sanjay Nayak and Tun-Wei Hsu and Robert Boyd and Jens Gibmeier and Norbert Schell and Jens Birch and Lina Rogström and Magnus Odén},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.13160},
year = {2023}
}