无规化铝氧化物薄膜的微尺度弯曲塑性与断裂行为
材料科学
2026-05-05 v1
摘要
最近的研究表明，脉冲激光沉积（PLD）无规化alumina（a-Al2O3）在微尺度压缩塑性方面具有独特特性。本文探讨了使用三种不同方法（PLD、原子层沉积（ALD）和溅射沉积（SD））制备的a-Al2O3薄膜的微尺度弯曲塑性与断裂行为。三种沉积工艺产生的薄膜具有相似的化学计量组成。我们首次在PLD和ALD a-Al2O3薄膜中观察到微尺度弯曲塑性，实验在室温下进行微 cantilever 弯曲测试。所有测试的PLD a-Al2O3微 cantilever 显示出显著的塑性行为，通过承受超过10%的总应变而未发生断裂。一半的ALD a-Al2O3 cantilever 显示弹性脆性断裂，而另一半显示弯曲塑性，表明所观察到的变形行为strongly受薄膜内部缺陷分布的影响。所有SD a-Al2O3微 cantilever 显示弹性脆性断裂，归因于其柱状生长 microstructure。微尺度弯曲响应高度取决于薄膜沉积方法，突显了缺陷在抑制塑性机制中的作用。在所有三种薄膜上进行的裂纹微 cantilever 弯曲测试显示出脆性断裂，断裂韧性值为3.1±0.2 MPa.m0.5，有效排除了断裂尖端的局部塑性。这些发现凸显了在制造过程中最小化缺陷以开发抗损伤无规化氧化物的重要性。尽管如此，PLD和ALD微 cantilever中观察到的弯曲塑性（包括拉伸应力分量）表明，无规化氧化铝的塑性变形机制更为普遍，並且不局限于沉积方法。
引用
@article{arxiv.2605.01917,
title = {Microscale bending plasticity and fracture behavior of amorphous aluminum oxide films},
author = {Nidhin George Mathews and Erkka J. Frankberg and Vivek Devulapalli and Chandan Kumar and Barbara Putz and Aloshious Lambai and Sergei Khakalo and Mattia Cabrioli and Bjarke Holl Christensen and Janne-Petteri Niemelä and Arnold Milenko Müller and Fabio Di Fonzo and Ivo Utke and Erkki Levänen and Gaurav Mohanty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.01917},
year = {2026}
}
备注
40 pages