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Accueil > Équipes > FINANO > Thématiques > OR1 : Elasto-plasticité de films minces et ondes acoustiques de surface > Illustrations

Elasticité de films d’alliages vue par diffusion Brillouin

par admlspm - publié le

Contact : Philippe Djemia

Le lien direct entre un effet de mélange aux interfaces d’une multicouche (Me1/Me2)_N ou (Me/semicond.)_N et l’amollissement de C_{44} restant à démontrer, nous avons étudié par diffusion Brillouin, un ensemble de solutions solides Mo_{1-x}Ni_x obtenu par co-pulvérisation, dans toute la gamme de composition. La figure ci-contre montre un spectre typique de diffusion Brillouin, permettant de mesurer les fréquences (ou vitesses) associées aux ondes acoustiques de surface. Particulièrement, le pic correspondant au mode de Rayleigh (pic le plus intense et à plus basse fréquence) permet une détermination quasi-directe de la constante élastique de cisaillement C_{44}.

La figure plus bas à gauche montre l’évolution de la constante élastique C_{44} en fonction de la fraction atomique en Mo. Elle ne suit en aucun cas une loi de mélange affine. On peut voir une chute importante de C_{44} (jusqu’à 40-50 %) dans la région où se forment des solutions solides cristallines. Ceci met clairement en évidence que la formation de solutions solides cristallines métastables dans le système Ni-Mo induit une instabilité élastique. En augmentant la fraction atomique de Mo ou de Ni, une transition d’une structure cristalline vers une structure amorphe s’opère brutalement pour x_{Mo}=0.28 et x_{Ni}=0.27, au-delà des valeurs d’équilibre des solubilités limites pour le massif.Ces résultats semblent indiquer que le début de l’amorphisation est gouverné par une instabilité mécanique : la transition (c-a) étant un chemin de relaxation de la structure pour éviter l’effondrement des modules élastiques de la solution solide cristalline métastable. L’étude des propriétés élastiques des solutions solides Mo_{1-x}Ni_x menée parallèlement à celle des multicouches démontre le rôle déterminant de la formation d’un alliage aux interfaces qui est à l’origine des effets d’adoucissement élastique observés dans les multicouches Ni/Mo et confirme la relation entre instabilité mécanique et instabilité structurale (Figure en bas à gauche). D’autres effets analogues sont observables pour des alliages métal-semiconducteur Mo_{1-x}Si_x. Cette fois-ci, une transition c-a se faisant pour x=0.19 (voir figure en bas à droite).

  • A gauche : évolution de la constante de cisaillement de solution solide Mo_{1-x}Ni_x polycristalline ou amorphe, en fonction de la composition. On peut noter le fort adoucissement observé dans les solutions solides sursaturées riches en Mo (structure cc) ou en Ni (structure cfc) et l’effet de relaxation observé lors de la transition cristal - amorphe. Le trait pointillé est une extrapolation de l’évolution de C_{44} pour une solution solide cristalline.
  • A droite : évolution de la constante de cisaillement de solution solide Mo_{1-x}Si_x polycristalline (x<0.19) ou amorphe (x>0.19), en fonction de la composition. On peut noter le fort adoucissement observé dans les solutions solides sursaturées riches en Mo (structure cc) et l’effet de relaxation observé lors de la transition cristal - amorphe.