Buckling instability in amorphous carbon films
非晶質炭素膜の座屈不安定性
Zhu, X. D.*; 鳴海 一雅; 楢本 洋*
Zhu, X. D.*; Narumi, Kazumasa; Naramoto, Hiroshi*
イオンビーム援用蒸着法によってサファイヤ(0001)基板上に作製した非晶質炭素膜の座屈不安定性について報告する。基板温度が150Cで蒸着した膜では、応力の解放に伴う興味深いパターン(ネットワーク状, 膨れ, 字型の正弦波パターン, 非常に長い規則正しい正弦波パターン)が見いだされた。この正弦波パターンは、中心部の不規則な座屈から発して、外側の座屈領域に伸びる。この規則正しいパターンは、高さ500nm,波長8.2mで、最大で長さ396mに達する。しかし、蒸着時の基板温度が550Cになると、長さは70mに減少し、さらに温度を上げると、正弦波パターンの代わりに薄膜の剥離が起こる。この結果は、Crosby(1999 Phys. Rev. E 59 R2542)による理論予測に対応する。
In this paper, we report the buckling instability in amorphous carbon films on mirror-polished sapphire (0001) wafers deposited by ion beam assisted deposition at various growth temperatures. For the films deposited at 150C, many interesting stress relief patterns are found, which include networks, blisters, sinusoidal patterns with -shape, and highly ordered sinusoidal waves on a large scale. Starting at irregular buckling in the centre, the latter propagate towards the outer buckling region. The maximum length of these ordered patterns reaches 396 m with a height of 500 nm and a wavelength of 8.2 m. However, the length decreases dramatically to 70 m as the deposition temperature is increased to 550C. The delamination of the film appears instead of sinusoidal waves with a further increase of the deposition temperature. This experimental observation is correlated with the theoretic work of Crosby (1999 Phys. Rev. E 59 R2542).