Influence of substrate temperature on phase formation in Al-Cr thin films

Abstract

Thin films (of the order of nm) of Al-Cr alloys were prepared by successive depositions by an electron gun in a vacuum chamber. Three Al and two Cr layers, of thicknesses as to yield the final composition, were de posited on both hot (350 °C and 440 °C) and cold (70 °C and 108 °C) substrates and the phases formed were char acterized in each case by X-ray diffraction and TEM ob servations, both in bright and in dark field conditions. The results show that on the hot substrates, Bragg peaks that do not correspond to any reported crystalline or qua si-crystalline phase appear. Both the samples on cold substrates and those heated afterwards showed an amor phous structure by X-ray diffractomery but TEM demon strated the presence of tiny faulted crystallites, with the same Bragg reflections than those deposited on hot sub strates. The results show that, for the composition range studied, a new phase not reported before appears and the substrate temperature only produces crystallite growth, not the formation of new phases

Se prepararon películas delgadas (del orden de nm) de aleaciones de Al-Cr mediante deposiciones sucesivas mediante un cañón de electrones en una cámara de vacío. Sobre sustratos calientes (350 °C y 440 °C) y fríos (70 °C y 108 °C) se depositaron tres capas de Al y dos de Cr, de espesores suficientes para dar la composición final, y se caracterizaron las fases formadas. en cada caso por difracción de rayos X y observaciones TEM, tanto en condiciones de campo claro como oscuro. Los resultados muestran que en los sustratos calientes aparecen picos de Bragg que no corresponden a ninguna fase cristalina o cuasi-cristalina reportada. Tanto las muestras sobre sustratos fríos como las calentadas posteriormente mostraron una estructura amorfa por difractomería de rayos X, pero TEM demostró la presencia de diminutos cristalitos fallados, con las mismas reflexiones de Bragg que las depositadas sobre sustratos calientes. Los resultados muestran que, para el rango de composición estudiado, aparece una nueva fase no reportada antes y la temperatura del sustrato solo produce crecimiento de cristalitos, no la formación de nuevas fases.