氧化钇稳定化氧化锆单晶上Pt薄膜的丘状结构形成
材料科学
2012-03-08 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
金属薄膜在介电基底上的稳定性取决于界面处相互作用力的大小。对于非反应性界面且附着力较弱的情况，自由表面能的最小化会导致薄膜失稳。为研究这些效应，采用离子束溅射法在氧化钇稳定化氧化锆（YSZ）单晶上沉积了厚度为50 nm的Pt薄膜。所有Pt薄膜均在最高973 K下退火处理2小时。通过扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和标准图像分析技术研究了Pt薄膜的形貌演化。主要观察到三个现象：i）沉积方法直接影响退火过程中薄膜的形貌演化。与通常作为热处理响应观察到的孔洞形成不同，薄膜顶部形成了各向异性的金字塔状丘状结构。ii）通过将丘状结构的纵横比与有限元方法（FEM）模拟结果比较，表明丘状结构的形成可归因于薄膜内部的应力弛豫过程。iii）通过测量形成的Pt丘状结构的平衡形状和形状涨落，推导出台阶自由能的各向异性及其刚度，以及丘状结构边缘的各向异性扭折能。
引用
@article{arxiv.1110.0621,
title = {Hillock formation of Pt thin films on Yttria stabilized Zirconia single crystals},
author = {Henning Galinski and Thomas Ryll and Lukas Schlagenhauf and Patrick Stender and Guido Schmitz and Ludwig J. Gauckler},
journal= {arXiv preprint arXiv:1110.0621},
year = {2012}
}
备注
8 pages, 7 figures