Nanodiffraktionsundersökning av spänningsgradienter i texturerade CVD alfa-aluminiumoxidskikt

Viktiga resultat som projektet gav

Målet med projektet var att använda transmissions röntgen nanodiffraktion för att undersöka restspänningsgradienter längs tillväxtriktning i högpresterande skyddande ytbeläggningar av texturerad TiCN - a-Al2O3, deponerade med kemisk gasdeponering (CVD), och hur dessa restspänningar påverkas av efterbehandling av beläggningarna. Information som är väldigt komplicerad att erhålla med andra tekniker. Filmer med tre olika texturer för a-Al2O3, samt med och utan efterbehandling, undersöktes med framgång vid P03, PETRA III, Hamburg.

Långsiktiga effekter som förväntas

Från erhållen diffraktionsdata var det möjligt att extrahera hur restspänningsgradienterna varierade i beläggningarna med submikrometer-upplösning. Det var också möjligt att inte bara extrahera hur efterbehandlingsprotokollet relaxerade spänningsgradienter utan även hur protokollet påverkar mikrostrukturen i beläggningarna genom att introducera defekter och hur dessa varierar längs beläggningarnas djup. Det senare är något som är av intresse att optimera för förbättrad beläggningsprestanda och där röntgen nanodiffraktion är en unik teknik för att undersöka detta.

Upplägg och genomförande

Prover för synkrotron-nanodiffraktion skars ut från deponerade och behandlade skär och bereddes vidare med fokuserad jonstråle. Strålstorlek och energi vid strållinjen var 350 nm och 12.98 keV. Genom att flytta provet i strålen samlades diffraktionsmönster vid olika positioner genom beläggningstjockleken in, vilket möjliggjorde bestämning av restspänningsgradienterna. Planavståndet för plan extraherades som en funktion av azimutvinkel längs insamlade Debye-Scherrer-ringar, vilket gjorde att den etablerade sin2psi-metoden kunde användas för att beräkna spänningen.