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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150$$^{circ}$$C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, $$pi$$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$$sim$$500nm,波長$$sim$$8.2$$mu$$mで、最大で長さ396$$mu$$mに達する。しかし、蒸着時の基板温度が550$$^{circ}$$Cになると、長さは70$$mu$$m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 150$$^{circ}$$C, many interesting stress relief patterns are found, which include networks, blisters, sinusoidal patterns with $$pi$$-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 $$mu$$m with a height of $$sim$$500 nm and a wavelength of $$sim$$8.2 $$mu$$m. However, the length decreases dramatically to 70 $$mu$$m as the deposition temperature is increased to 550$$^{circ}$$C. 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).

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分野:Physics, Condensed Matter

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