Application of optoacoustic techniques and first principles calculations to thin films elasticity characterization
Abstract
Les propriétés élastiques sont d'une importance fondamentale pour un matériau. Avec la combinaison des techniques acoustique picoseconde et de la diffusion Brillouin, nous avons mesuré les vitesses du son et constantes élastiques dans divers films minces déposés par pulvérisation magnétron, y compris des nitrures de métaux de transition, binaires et ternaires épitaxiés (TaN, TiN, ZrN, Ti1-xZrxN), des alliages polycristallins à haute entropie ((CoCrCuFeNi)1-x(Al, Nb)x), et leurs alliages de nitrure interstitiels (CoCr(Cu,Mn)FeNiNx). D’autre part, des calculs ab-initio basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont été effectués pour fournir des constantes élastiques monocristallines avec considération de lacunes.Il a été constaté que pour les nitrures binaires et ternaires, les lacunes jouent un rôle énorme sur les propriétés élastiques, en particulier dans le cas de TaN. Alors que dans le cas de TiN, ZrN et Ti1-xZrxN, l’influence des lacunes est moindre mais reste perceptible. Dans le cas des alliages polycristallins à plusieurs composants et des alliages interstitiels, les vitesses du son et les constantes élastiques effectives sont associées à des effets de composition chimique (Al, Nb et N), à des transitions de phase (FCC, BCC et amorphe), et des changements de textures et de porosité. Le module élastique correspond au module de nanoindentation EIT. La concordance globale entre nos mesures de propriétés élastiques et les calculs DFT a été atteinte. En…
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