セラミックス薄膜の高温格子変化における基板及びバッファー層の影響

抄録

本研究では薄膜の成膜後の冷却時に発生する熱応力や歪みの影響を明らかにするために室温から580℃の範囲における薄膜のX線逆格子空間マップを測定し、格子の変化を直接観察した。試料はPLD法でSi基板上にエピタキシャル成膜したCeO₂/YSZ薄膜を用いた。薄膜において基板に平行な方向ではバルクの熱膨張率より小さく、逆に垂直な方向ではより格子が大きく変化し、基板の拘束による異方的な膨張が生じていた。特にCeO₂の膜厚が16nmの試料では200℃前後で、また32nmの試料では300℃前後で転位等の導入による歪みの解放と考えられるYSZのa//軸が減少する傾向が観察された。